Etude de la transition vers la turbulence d'un écoulement de disque tournant PDF Download
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Author: Anne Cros
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Category :
Languages : fr
Pages : 178
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Book Description
Cette étude expérimentale porte sur la caractérisation de différents processus de transition vers la turbulence d'un écoulement d'eau entre un disque fixe et un disque tournant à la vitesse W.Lorsque les deux disques sont suffisamment proches, l'écoulement de base est de type "Couette de torsion" : les couches limites sont jointes. Lorsque W est augmenté, l'écoulement se déstabilise et un réseau de spirales périodiques se développe. Pour des valeurs plus grandes de W, des défauts apparaissent dans le réseau. L'acquisition de diagrammes spatiotemporels sur un rayon permet 'analyser statistiquement le régime de turbulence de défauts qui se développe ; et un processus de type poissonien pour l'avènement des défauts est mis en évidence au seuil de ce régime. Pour des valeurs plus importantes de W, la distance séparant deux défauts diminue et des spirales turbulentes issent dans l'écoulement. Celles-ci génèrent un régime d'intermittence spatiotemporelle, analysé dans le cadre des transitions critiques. Bien que ces spirales disparaissent au-delà d'une certaine vitesse, des exposants critiques égaux à ceux obtenus dans d'autres expériences sont mesurés sur la partie croissante de la fraction turbulente. Pour de plus grandes valeurs de W, de nouvelles structures très localisées envahissent l'écoulement. Lorsque les deux disques sont suffisamment espacés, l'écoulement de base est de type Batchelor, c'est-à-dire à couches limites séparées. Dans cette configuration, deux réseaux de spirales interagissent non linéairement et l'écoulement devient de plus en plus désordonné quand W augmente. L'analyse des trajectoires dans l'espace des phases généré par des modes propres de la décomposition biorthogonale des signaux spatiotemporels permet de mettre en évidence une bifurcation par doublement de tore.
Author: Anne Cros
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Languages : fr
Pages : 178
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Book Description
Cette étude expérimentale porte sur la caractérisation de différents processus de transition vers la turbulence d'un écoulement d'eau entre un disque fixe et un disque tournant à la vitesse W.Lorsque les deux disques sont suffisamment proches, l'écoulement de base est de type "Couette de torsion" : les couches limites sont jointes. Lorsque W est augmenté, l'écoulement se déstabilise et un réseau de spirales périodiques se développe. Pour des valeurs plus grandes de W, des défauts apparaissent dans le réseau. L'acquisition de diagrammes spatiotemporels sur un rayon permet 'analyser statistiquement le régime de turbulence de défauts qui se développe ; et un processus de type poissonien pour l'avènement des défauts est mis en évidence au seuil de ce régime. Pour des valeurs plus importantes de W, la distance séparant deux défauts diminue et des spirales turbulentes issent dans l'écoulement. Celles-ci génèrent un régime d'intermittence spatiotemporelle, analysé dans le cadre des transitions critiques. Bien que ces spirales disparaissent au-delà d'une certaine vitesse, des exposants critiques égaux à ceux obtenus dans d'autres expériences sont mesurés sur la partie croissante de la fraction turbulente. Pour de plus grandes valeurs de W, de nouvelles structures très localisées envahissent l'écoulement. Lorsque les deux disques sont suffisamment espacés, l'écoulement de base est de type Batchelor, c'est-à-dire à couches limites séparées. Dans cette configuration, deux réseaux de spirales interagissent non linéairement et l'écoulement devient de plus en plus désordonné quand W augmente. L'analyse des trajectoires dans l'espace des phases généré par des modes propres de la décomposition biorthogonale des signaux spatiotemporels permet de mettre en évidence une bifurcation par doublement de tore.
Author: SAMIRA.. BAINA BAINA
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 141
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Book Description
CETTE THESE EST CONSACREE A L'ETUDE EXPERIMENTALE DE LA STABILITE DE L'ECOULEMENT ENTRE DEUX DISQUES DONT L'UN AU MOINS EST EN ROTATION. L'INSTABILITE QUI APPARAIT DANS CETTE CONFIGURATION EST DU TYPE INFLEXIONNEL, ELLE EST DUE A L'EXISTENCE D'UN POINT D'INFLEXION DANS LE PROFIL DE VITESSE RADIALE. DANS UNE PREMIERE PARTIE, IL S'AGIT D'ETUDIER L'ECOULEMENT DE BASE ET D'ETABLIR LES PROFILS DE VITESSE CORRESPONDANTS. ENSUITE UNE ETUDE EXPERIMENTALE A ETE ENTREPRISE GRACE A LA TECHNIQUE POLAROGRAPHIQUE QUI PERMET LA MESURE DU GRADIENT PARIETAL DE VITESSE. CETTE ETUDE A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE L'EXISTENCE DE TOURBILLONS DANS LA COUCHE LIMITE DU DISQUE TOURNANT, A PARTIR D'UN NOMBRE DE REYNOLDS RR DE L'ORDRE DE 10#5. LA COURBE DE STABILITE MARGINALE A ETE ETABLIE EXPERIMENTALEMENT, IL EN RESSORT QUE DES PERTURBATIONS, PROPRES OU EXTERIEURES A L'ECOULEMENT, S'AMPLIFIENT POUR DES BASSES FREQUENCES ET DONNENT NAISSANCE A DES INSTABILITES QUI CORRESPONDENT DANS LA LITTERATURE AUX TOURBILLONS DE STUART. L'ANALYSE DE LA COURBE DE STABILITE MARGINALE A CONDUIT A LA DETERMINATION D'UN NOMBRE DE REYNOLDS CRITIQUE DE L'ORDRE DE 0,7.10#5. DES VISUALISATIONS, PAR DEPOT ELECTROCHIMIQUE DE CUIVRE, ONT MIS EN EVIDENCE DES TOURBILLONS DONT LA TRACE SUR LE DISQUE TOURNANT SE PRESENTE SOUS FORME DE SPIRALES NON LOGARITHMIQUES POUR UN NOMBRE DE REYNOLDS DE L'ORDRE DE 2.10#5
Author: Sandrine Jarre
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Languages : fr
Pages : 328
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CETTE THESE EST CONSACREE A L'ETUDE EXPERIMENTALE DE L'INSTABILITE DE L'ECOULEMENT AU-DESSUS D'UN DISQUE EN ROTATION. CETTE INSTABILITE DE TYPE INFLEXIONNEL, DESIGNEE SOUS LE NOM D'INSTABILITE TRANSVERSALE OU CROSS-FLOW, EST AUSSI PRESENTE DANS L'ECOULEMENT AU-DESSUS D'UNE AILE EN FLECHE. DANS UNE PREMIERE PARTIE, NOUS ETABLISSONS EXPERIMENTALEMENT LA COURBE DE STABILITE MARGINALE QUE L'ON COMPARE AUX RESULTATS THEORIQUES DISPONIBLES DANS LA LITTERATURE. LA DYNAMIQUE DES ONDES D'INSTABILITE EST ENSUITE ENVISAGEE A L'AIDE DES COURBES DE DISPERSION (LIANT LA FREQUENCE AUX COMPOSANTES DU VECTEUR D'ONDE) DETERMINEES EXPERIMENTALEMENT AU MOYEN DE MESURES EN DEUX POINTS DE LA COUCHE LIMITE. ENFIN, NOUS METTONS EN EVIDENCE DANS LE SYSTEME, L'APPARITION PRECOCE DES EFFETS NON LINEAIRES PRECURSEURS DE LA TRANSITION A LA TURBULENCE. LA DEUXIEME PARTIE EST CONSACREE A L'ETUDE D'UN MOTIF TOURBILLONNAIRE CREE PAR UNE EXCITATION INITIALE D'AMPLITUDE FINIE PROVOQUEE PAR UNE RUGOSITE PONCTUELLE DE PAROI. LES RESULTATS MONTRENT QUE LE SYSTEME ETUDIE POSSEDE UN COMPORTEMENT NON LINEAIRE QUI PEUT ETRE DECRIT PAR LE MODELE D'EQUATION D'AMPLITUDE DE GINSBURG-LANDAU
Author: Lionel Schouveiler
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Languages : fr
Pages : 157
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CE TRAVAIL EXPERIMENTAL EST CONSACRE A L'ETUDE DES INSTABILITES HYDRODYNAMIQUES ET DES PROCESSUS DE TRANSITION VERS LA TURBULENCE DES ECOULEMENTS VISQUEUX ENTRE DEUX DISQUES PARALLELES COAXIAUX DONT L'UN EST ENTRAINE EN ROTATION. NOUS AVONS ETABLI LE DIAGRAMME DE TRANSITION DE L'ECOULEMENT QUI PRESENTE, DANS L'ESPACE DES PARAMETRES DE CONTROLE (RAPPORT D'ASPECT, NOMBRE DE REYNOLDS), LES NOMBREUSES BIFURCATIONS ET INSTABILITES QUI SURVIENNENT DANS L'ECOULEMENT. CE DIAGRAMME REVELE QUE, SUIVANT LA VALEUR DU RAPPORT D'ASPECT, DIFFERENTES SEQUENCES DE BIFURCATIONS APPARAISSENT DURANT LA TRANSITION VERS LA TURBULENCE, LORSQUE L'ON AUGMENTE LE NOMBRE DE REYNOLDS. LES CARACTERISTIQUES DES BIFURCATIONS ET DES DIVERS REGIMES DE L'ECOULEMENT SONT PRESENTEES. POUR LES GRANDS RAPPORTS D'ASPECT, LA TRANSITION AFFECTE UN ECOULEMENT AVEC DEUX COUCHES LIMITES SEPAREES (UNE SUR CHAQUE DISQUE). DANS CE CAS, LES PREMIERES BIFURCATIONS SONT DUES A DES INSTABILITES DE LA COUCHE LIMITE DU DISQUE FIXE QUI CREENT DES STRUCTURES PERIODIQUES. UNE ETUDE DE STABILITE DE L'UNE DE CES STRUCTURES PROPAGATIVES EST PRESENTEE. ELLE PERMET DE METTRE EN EVIDENCE UNE INSTABILITE SECONDAIRE DE TYPE ECKHAUS. FINALEMENT, LA TRANSITION OBSERVEE POUR LES PLUS FAIBLES RAPPORT D'ASPECT EST QUALITATIVEMENT DECRITE. POUR CES SITUATIONS, L'ECOULEMENT DE BASE TEND VERS UN ECOULEMENT DE TYPE COUETTE DE TORSION ET NOUS RAPPORTONS L'OBSERVATION DE REGIMES DE TURBULENCE LOCALISEE (COEXISTENCE DE DOMAINES LAMINAIRES ET TURBULENTS).
Author: Michel Prud'homme
Publisher: Presses inter Polytechnique
ISBN: 9782553014079
Category : Science
Languages : fr
Pages : 260
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Book Description
L'étude de la turbulence constitue sans aucun doute la branche la plus complexe de la mécanique des fluides. L'ouvrage Eléments de turbulence propose un exposé complet du sujet tout en étant concis. Il vise à combler une lacune en présentant dans un texte unifié un ensemble de concepts et d'équations que l'on trouve épars dans des traités ou des articles de périodique souvent inaccessibles pour les non-spécialistes. Le livre s'adresse en premier lieu aux étudiants des cycles supérieurs qui abordent cette discipline après avoir suivi un premier cours de mécanique des fluides. Les ingénieurs praticiens désirant parfaire leurs connaissances y trouveront également une source de renseignements très utile. Dans les deux premiers chapitres, l'auteur se penche sur la transition vers la turbulence, les échelles, l'approche statistique et les hypothèses de fermeture courantes. Les chapitres suivants traitent des solutions de similitude classiques des équations de transport en conduite et en écoulement libre, du raccordement des profils entre les régions de la paroi et du défaut de vitesse, de la turbulence homogène, de l'approche spectrale et des méthodes expérimentales. Outre la présentation théorique, l'ouvrage comporte de nombreux graphiques et illustrations, douze exercices et soixante-quatorze problèmes. [Source : 4e de couv.]
Author: Grégoire Lemoult
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Languages : fr
Pages : 179
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Cette thèse a pour objet l'étude expérimentale de la transition sous-critique vers la turbulence dans l'écoulement de Poiseuille plan. Les expériences ont été conduites dans un canal hydrodynamique de large rapport d'aspect assemblé au cours de ce travail. Dans un premier temps, nous montrons que le seuil de déclenchement de la turbulence évolue comme une loi de puissance en fonction du nombre de Reynolds avec un exposant égal à -1. Nous étudions ensuite la genèse d'une bouffée turbulente à l'aide de vélocimétrie par image de particules résolue en temps et montrons que son développement est accompagné par une déformation de l'écoulement à grande échelle. Nous caractérisons la structure tri-dimensionnelle de cet écoulement et montrons qu'il est la superposition de deux dipôles, l'un centré sur la partie avale de la bouffée et au centre du canal et le second centré sur la partie amont et proche des parois. Le champ de vitesse tri-dimensionnel à l'intérieur d'une bouffée turbulente est reconstruit à l'aide d'une hypothèse de Taylor et nous observons des structures périodiques présentant de grandes similarités avec les solutions invariantes, non triviales, de l'équation de Navier-Stokes calculées numériquement. Enfin, nous comparons nos données expérimentales à un modèle d'ordre réduit d'advection-diffusion-réaction à une dimension. Nous étendons ce modèle à deux dimensions et reproduisons les caractéristiques principales de la transition vers la turbulence en écoulements cisaillés : temps de vie des bouffées, temps de séparation des bouffées et apparition de motifs en bandes. En dernier lieu, nous proposons un nouveau montage expérimental équivalent à un canal de longueur "infinie".
Author: Stéphan Fauve
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Languages : fr
Pages : 156
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ETUDE EXPERIMENTALE MONTRANT QUE LE COMPORTEMENT TEMPOREL CHAOTIQUE D'UN ECOULEMENT PEUT RESULTER DE L'INTERACTION D'UN PETIT NOMBRE DE DEGRES DE LIBERTE; LA TRANSITION VERS LE CHAOS APPARAIT ALORS COMME ANALOGUE A UNE TRANSITION DE PHASE EN PHYSIQUE DE LA MATIERE CONDENSEE. ETUDE DES COMPORTEMENTS DYNAMIQUES RESULTANT DE L'INTERACTION ENTRE PLUSIEURS INSTABILITES; ETUDE SUR UNE COUCHE HORIZONTALE DE MERCURE EN ROTATION AUTOUR D'UN AXE VERTICAL
Author: LUIS ADRIANO.. OLIVEIRA
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Languages : fr
Pages : 165
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ETUDE THEORIQUE PAR L'APPLICATION DE DEUX SCHEMAS DISTINCTS AUX DIFFERENCES FINIES PERMETTANT D'INTEGRER LES EQUATIONS INSTATIONNAIRES DE L'ECOULEMENT EN SUPPOSANT QUE LE RAYON DES DISQUES EST SOIT FINI, SOIT INFINI. MISE EN EVIDENCE DE LA STRUCTURE D'ECOULEMENT LAMINAIRE ET DE L'ETENDUE DE LA REGION PERIPHERIQUE D'ENTREE POUR CERTAINES CONDITIONS CARACTERISEES PAR LE NOMBRE DE REYNOLDS DE ROTATION, LE RAPPORT ENTRE LE RAYON DE DISQUES ET LEUR DISTANCE, ET LES CONDITIONS A LA PERIPHERIE DU DOMAINE. ETUDE EXPERIMENTALE DU CHAMP DE VITESSE PAR ANEMOMETRIE LASER DOPPLER ET DU FROTTEMENT PARIETAL AU NIVEAU DE CHACUN DES DISQUES PAR POLAROGRAPHIE
Author: OLIVIER.. DAUCHOT
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Languages : fr
Pages : 259
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CETTE THESE S'INTERESSE A L'ETUDE EXPERIMENTALE DE LA DESTABILISATION PAR DES PERTURBATIONS D'AMPLITUDE FINIE DE L'ECOULEMENT DE COUETTE PLAN, LINEAIREMENT STABLE POUR TOUTE VALEUR DU NOMBRE DE REYNOLDS. DEUX FAMILLES DE PERTURBATIONS LOCALISEES SONT IMPOSEES A L'ECOULEMENT. LA PREMIERE, INSTANTANEE, EST APPORTEE PAR UN JET TRANSVERSE ET LA SECONDE, PERMANENTE, EST OBTENUE PAR L'INTRODUCTION D'UN FIL DANS LE PLAN CENTRAL DE L'ECOULEMENT. DANS LE CAS OU LA PERTURBATION EST INSTANTANNEE, NOUS METTONS EN EVIDENCE UNE AMPLITUDE CRITIQUE DE PERTURBATION ET SA DEPENDANCE SELON LE NOMBRE DE REYNOLDS, AINSI QU'UNE VALEUR SEUIL DE CE DERNIER SOUS LAQUELLE AUCUNE PERTURBATION NE PEUT MODIFIER L'ECOULEMENT DE FACON DURABLE. LORSQUE LA PERTURBATION EST EFFICACE, UN SPOT TURBULENT, DONT NOUS ANALYSONS LES MECANISMES DE CROISSANCE, SE DEVELOPPE. DANS LE CAS OU LA PERTURBATION EST PERMANENTE, NOUS OBSERVONS LA FORMATION DE VORTEX LONGITUDINAUX, QUE NOUS CARACTERISONS. UN MECANISME DE FORMATION DE CES VORTEX EST PROPOSE. NOUS ETUDIONS AUSSI LES ETATS ASYMPTOTIQUES AUXQUELLES CONDUISENT CES PERTURBATIONS, LORSQUE LE NOMBRE DE REYNOLDS AUTORISE LE DEVELOPPEMENT DE TURBULENCE. INDEPENDANTS DU MODE DE PERTURBATION CHOISI, ILS SE CARACTERISENT PAR LA COEXISTENCE DE DOMAINES LAMINAIRES ET TURBULENTS. ENFIN NOUS DISCUTONS D'UNE PART DES MECANISMES DE TRANSITIONS VERS LA TURBULENCE, D'AUTRE PART DE LA MODELISATION DES ETATS ASYMPTOTIQUES. C'EST POUR NOUS L'OCCASION DE MONTRER LE CARACTERE NECESSAIREMENT NON LINEAIRE DE LA TRANSITION, ET DE TESTER LA POSSIBILITE D'UNE DESCRIPTION EN TERME D'INTERMITTENCE SPATIOTEMPORELLE
Author: Eric Lamballais
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 180
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Book Description
L'ECOULEMENT EN CANAL PLAN TOURNANT EST ETUDIE PAR SIMULATION NUMERIQUE DIRECTE ET DES GRANDES ECHELLES. DANS CE BUT, UN CODE RESOLVANT LES ECOULEMENTS DE NAVIER-STOKES INCOMPRESSIBLES EST DEVELOPPE, EN APPORTANT UN SOIN PARTICULIER A LA PRECISION DES METHODES NUMERIQUES UTILISEES. DANS LE CADRE DE LA SIMULATION DES GRANDES ECHELLES, UNE CORRECTION DU MODELE SOUS-MAILLE A VISCOSITE TURBULENTE SPECTRALE EST PROPOSEE. CETTE MODIFICATION CONSISTE A PRENDRE EN COMPTE LES ECARTS DU SPECTRE D'ENERGIE PAR RAPPORT A UN SPECTRE DE KOLMOGOROV. L'ETUDE PREALABLE DE L'ECOULEMENT EN CANAL EN L'ABSENCE DE ROTATION DEMONTRE L'INTERET DE LA CORRECTION DU MODELE, EN PERMETTANT UNE AMELIORATION NETTE DES RESULTATS STATISTIQUES. LES OUTILS NUMERIQUES AINSI DEVELOPPES PERMETTENT ALORS D'ETUDIER L'INFLUENCE D'UNE ROTATION SOLIDE (D'AXE PARALLELE A L'ENVERGURE) SUR LA STRUCTURE DE LA TURBULENCE DANS L'ECOULEMENT EN CANAL. DANS UN PREMIER TEMPS, LES EFFETS DE LA ROTATION SUR LES MECANISMES DE TRANSITION A LA TURBULENCE SONT EXAMINES. SELON LE TAUX DE ROTATION CONSIDERE, TROIS TYPES DE TRANSITION SONT ALORS IDENTIFIES. EN PARTICULIER, IL EST MONTRE QUE LES HAUTS REGIMES DE ROTATION VONT JUSQU'A EMPECHER TOUTE TRIDIMENSIONNALISATION DE L'ECOULEMENT. ENFIN, UNE PARTIE IMPORTANTE DE CET OUVRAGE EST CONSACREE A L'ETUDE DU CANAL PLAN TOURNANT EN SITUATION DE TURBULENCE PLEINEMENT DEVELOPPEE. UNE LARGE GAMME DE TAUX DE ROTATION EST CONSIDEREE. UNE ATTENTION PARTICULIERE EST PORTEE SUR LA DYNAMIQUE DE LA VORTICITE ABSOLUE, QUI EST CARACTERISEE A L'AIDE DE VISUALISATIONS GRAPHIQUES ET PAR L'ANALYSE STATISTIQUE DES TERMES PREPONDERANTS DANS L'EQUATION DE LA VORTICITE ABSOLUE. IL EST ALORS MIS EN EVIDENCE UN ETIREMENT LONGITUDINAL IMPORTANT DE LA VORTICITE ABSOLUE, EN PARTICULIER DANS LA REGION (LOIN DES PAROIS) OU SE DEVELOPPE UNE ZONE DE VORTICITE ABSOLUE NULLE. CONCERNANT LA DYNAMIQUE DE PROCHE PAROI, L'ACTION INHIBITRICE D'UNE FORTE ROTATION SUR LA FORMATION DES COURANTS DE HAUTE ET BASSE VITESSE EST EGALEMENT ETUDIEE
