Modélisation numérique de l'interaction entre une onde de choc et un mélange turbulent généré par les instabilités de Richtmyer-Meshkov PDF Download
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Author: Eric Valerio
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Languages : fr
Pages : 300
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Book Description
CETTE ETUDE S'INSCRIT DANS LE CADRE DES RECHERCHES SUR LA FUSION PAR CONFINEMENT INERTIEL. ELLE A ETE REALISEE AU SEIN DE L'INSTITUT UNIVERSITAIRE DES SYSTEMES THERMIQUES INDUSTRIELS (MARSEILLE 13) EN COLLABORATION AVEC LE COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE (BRUYERE LE CHATEL 91). UN MODELE DE TURBULENCE DU SECOND ORDRE EST UTILISE POUR DECRIRE L'EVOLUTION DU MELANGE TURBULENT CREE PAR L'INTERACTION ENTRE UNE ONDE DE CHOC ET UNE GRADIENT DE DENSITE. LES RESULTATS NUMERIQUES DONNES PAR UNE VERSION MONO-DIMENSIONNELLE DE CE MODELE SONT COMPARES AVEC DES EXPERIENCES FAITE EN TUBE A CHOC. UTILISANT LE MEME JEUX DE COEFFICIENTS, DIFFERENTS COUPLES DE GAZ AVEC DES NOMBRES D'ATWOOD VARIES SONT TESTES EN FAISANT VARIER LE NOMBRE DE MACH DE L'ONDE DE CHOC INCIDENTE DANS LE BUT DE METTRE EN EVIDENCE L'INFLUENCE DE CES PRINCIPAUX PARAMETRES. LE CALCUL DE L'EPAISSEMENT DE LA ZONE DE MELANGE EN FONCTION DU TEMPS EST DIRECTEMENT COMPARE AUX MESURES. UNE SECONDE INITIALISATION DES CALCULS EST PRESENTEE POUR MIEUX DECRIRE LA PREMIERE PHASE DU PHENOMENE ETUDIE EN TENANT COMPTE DE LA MEMBRANE INITIALE DES TUBES A CHOC HORIZONTAUX. DES PROFILES D'AUTRES VARIABLES COMME L'INTEGRALE SUR L'ESPACE DE L'ENERGIE CINETIQUE TURBULENTE, DE L'ENERGIE CINETIQUE DE TRANSLATION SONT AUSSI PRESENTES.
Author: Eric Valerio
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Pages : 300
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CETTE ETUDE S'INSCRIT DANS LE CADRE DES RECHERCHES SUR LA FUSION PAR CONFINEMENT INERTIEL. ELLE A ETE REALISEE AU SEIN DE L'INSTITUT UNIVERSITAIRE DES SYSTEMES THERMIQUES INDUSTRIELS (MARSEILLE 13) EN COLLABORATION AVEC LE COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE (BRUYERE LE CHATEL 91). UN MODELE DE TURBULENCE DU SECOND ORDRE EST UTILISE POUR DECRIRE L'EVOLUTION DU MELANGE TURBULENT CREE PAR L'INTERACTION ENTRE UNE ONDE DE CHOC ET UNE GRADIENT DE DENSITE. LES RESULTATS NUMERIQUES DONNES PAR UNE VERSION MONO-DIMENSIONNELLE DE CE MODELE SONT COMPARES AVEC DES EXPERIENCES FAITE EN TUBE A CHOC. UTILISANT LE MEME JEUX DE COEFFICIENTS, DIFFERENTS COUPLES DE GAZ AVEC DES NOMBRES D'ATWOOD VARIES SONT TESTES EN FAISANT VARIER LE NOMBRE DE MACH DE L'ONDE DE CHOC INCIDENTE DANS LE BUT DE METTRE EN EVIDENCE L'INFLUENCE DE CES PRINCIPAUX PARAMETRES. LE CALCUL DE L'EPAISSEMENT DE LA ZONE DE MELANGE EN FONCTION DU TEMPS EST DIRECTEMENT COMPARE AUX MESURES. UNE SECONDE INITIALISATION DES CALCULS EST PRESENTEE POUR MIEUX DECRIRE LA PREMIERE PHASE DU PHENOMENE ETUDIE EN TENANT COMPTE DE LA MEMBRANE INITIALE DES TUBES A CHOC HORIZONTAUX. DES PROFILES D'AUTRES VARIABLES COMME L'INTEGRALE SUR L'ESPACE DE L'ENERGIE CINETIQUE TURBULENTE, DE L'ENERGIE CINETIQUE DE TRANSLATION SONT AUSSI PRESENTES.
Author: Georges Jourdan
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Languages : fr
Pages : 570
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CE TRAVAIL PRESENTE LA MISE AU POINT ET L'EXPLOITATION D'UNE TECHNIQUE D'ABSORPTION LASER TRIDIRECTIONNELLE SIMULTANEE, AFIN DE SUIVRE L'EVOLUTION D'UNE ZONE DE MELANGE GAZEUSE ISSUE DE L'INSTABILITE DE RICHTMYER-MESHKOV, CREEE PAR L'INTERACTION ENTRE UNE ONDE DE CHOC ET UNE INTERFACE SEPARANT DEUX FLUIDES DE DENSITES DIFFERENTES. CETTE METHODE DE DIAGNOSTIC EST BASEE SUR DES MESURES D'ABSORPTION INFRAROUGE PAR LE DIOXYDE DE CARBONE (CO#2) PRESENT DANS L'ECOULEMENT. TROIS CONFIGURATIONS EXPERIMENTALES ONT ETE TESTEES, AU COURS DESQUELLES NOUS AVONS PU ETUDIER LES CAS OU L'ONDE DE CHOC SE PROPAGE D'UN GAZ LOURD VERS UN GAZ LEGER (INTERFACE CO#2/HE), AU TRAVERS D'UNE INTERFACE SEPARANT DEUX GAZ DE DENSITES VOISINES (INTERFACE CO#2/AR) ET ENFIN D'UN GAZ LEGER VERS UN GAZ LOURD (INTERFACE CO#2/KR). NOUS PRESENTONS L'EVOLUTION DES PROFILS DE DENSITE PARTIELLE DE CO#2 AU SEIN DE LA ZONE DE MELANGE OBTENUS SIMULTANEMENT AU CENTRE, PRES DES PAROIS ET AUX COINS DU TUBE A CHOC A DOUBLE DIAPHRAGME A SECTION CARREE. NOUS EXPOSONS AUSSI L'ASPECT TOMOGRAPHIQUE LE LONG DE LA ZONE DE MELANGE EN DIFFERENTES COUPES PERPENDICULAIREMENT A L'ECOULEMENT. NOUS DEVELOPPONS PAR LA SUITE UNE ETUDE SUR L'EVOLUTION DE L'EPAISSEUR ET DU VOLUME DE MELANGE EN METTANT L'ACCENT SUR L'INFLUENCE DE LA COUCHE LIMITE PARIETALE, SUIVIE D'UNE REFLEXION SUR UN MODELE DE CORRELATION EMPIRIQUE REGISSANT L'EVOLUTION DU MELANGE A PARTIR DE SON VOLUME. NOUS ABORDONS ENFIN UN ASPECT NUMERIQUE AVEC LE CODE MONODIMENSIONNEL BHR SIMULANT L'INTERACTION CHOC/INTERFACE QUI PRESENTE L'ORIGINALITE D'UTILISER UN MODELE DE MELANGE TURBULENT COMPRESSIBLE TRES COMPLET. CE MODELE STATISTIQUE, IMPLANTE DANS UN CODE D'HYDRODYNAMIQUE LAGRANGIEN, NOUS A PERMIS DE SIMULER LES EXPERIENCES REALISEES AU COURS DE CETTE ETUDE
Author: Corentin Roussel
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Languages : fr
Pages : 0
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Afin de concevoir des systèmes de propulsion innovants, l'amélioration des performances des prises d'air supersonique constitue un enjeu majeur. En particulier, les écoulements intervenant au sein des entrées d'air et/ou de diffuseurs supersoniques mettent en jeu des phénomènes complexes associés aux diverses échelles spatiales et temporelles: dynamique de la turbulence pariétale, interaction entre une onde de choc et une couche limite turbulente, décollements tridimensionnels et effets de coins. Malgré les contributions significatives et récentes des simulations numériques de haute fidélité sur les instationnarités de l'interaction onde de choc/couche limite sans paroi latérales, peu d'études numériques ont été menées sur l'influence des coins dans la dynamique de l'écoulement. En présence de parois latérales et à des nombres de Mach suffisamment élevés, l'interaction se modifie et un train de choc se forme dans le diffuseur. Dans le cadre de cette thèse, les équations de Navier-Stokes en régime compressible sont résolues à l'aide de schémas d'ordre élevé. Des simulations en régime supersonique de l'écoulement dans des diffuseurs rectangulaires de largeurs différentes sont effectuées. L'étude permet la mise en évidence de l'influence du confinement et des effets de coins. Une deuxième partie de l'étude est consacrée à la compréhension des instationnarités générées par un train de choc dans un diffuseur rectangulaire à l'aide d'outils de post-traitement avancés: décomposition modale dynamique et périodogramme. Les résultats montrent la présence d'un possible phénomène de résonance du diffuseur à des fréquences proches de celles émises par l'écoulement.
Author: Olivier Grégoire
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Languages : fr
Pages : 228
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CE TRAVAIL S'INSCRIT DANS LE CADRE DE LA MODELISATION DES ECOULEMENTS TURBULENTS COMPRESSIBLES ET INSTATIONNAIRES, EN PRESENCE DE FORTS GRADIENTS DE DENSITE, RENCONTRES DANS LA FUSION PAR CONFINEMENT INERTIEL. LE COMPORTEMENT EXTREMEMENT INSTATIONNAIRE DES ECOULEMENTS ABORDES REMET EN QUESTION L'HYPOTHESE SOUS-JACENTE D'EQUILIBRE SPECTRAL SUR LAQUELLE REPOSENT LA PLUPART DES MODELES DE FERMETURE EN UN POINT. C'EST POURQUOI NOUS AVONS ETE AMENES A DEVELOPPER UN MODELE STATISTIQUE MULTIECHELLE DE TURBULENCE. CE MODELE A DEUX ZONES SPECTRALES, A ETE ETABLI DANS LE FORMALISME DES MOYENNES DE FAVRE. LES EQUATIONS D'EVOLUTION DES ENERGIES CINETIQUES TURBULENTES DE CHAQUE ZONE SPECTRALE SONT DERIVEES DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES MOYENNEES ET FILTREES. UNE EQUATION POUR LE FLUX SPECTRAL, ALIMENTANT LES PETITES ECHELLES, ET UNE AUTRE POUR LE TAUX DE DISSIPATION DE LA TURBULENCE SONT EGALEMENT DEVELOPPEES. UNE METHODE ORIGINALE DE DETERMINATION DES CONSTANTES PHENOMENOLOGIQUES, UTILISANT LES PROPRIETES SPECTRALES DE LA MODELISATION, EST PRESENTEE. ELLE EST BASEE SUR LE MODELE ANALYTIQUE DE CANUTO-GOLDMAN QUI RELIE LE TAUX DE CROISSANCE LINEAIRE DES INSTABILITES HYDRODYNAMIQUES AUX SPECTRES DES TURBULENCES QU'ELLES ENGENDRENT. L'APPLICATION DU MODELE MULTIECHELLE A LA PREVISION DES ECOULEMENTS TURBULENTS CONSECUTIFS AUX INSTABILITES DE RICHTMYER-MESHKOV ET DE RAYLEIGH-TAYLOR AINSI QU'AU PROBLEME DE L'INTERACTION ONDE DE CHOC / TURBULENCE A SOULIGNE LES AVANTAGES DE L'APPROCHE MULTIECHELLE. EN PARTICULIER, IL EST MONTRE QUE LA PRISE EN COMPTE DU DESEQUILIBRE SPECTRAL AMELIORE LA DESCRIPTION DE LA RELAXATION DE LA TURBULENCE ET INFLUENCE LE DEVELOPPEMENT DU MELANGE TURBULENT. UN MODELE MULTIECHELLE AUX TENSIONS DE REYNOLDS A EGALEMENT ETE ETABLI. SON APPLICATION A L'ETUDE DE L'INTERACTION ONDE DE CHOC / TURBULENCE A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE L'AMELIORATION, APPORTEE PAR LA PRISE EN COMPTE DU DESEQUILIBRE SPECTRAL, A LA PREVISION DU RETOUR A L'ISOTROPIE DE LA TURBULENCE.
Author: Jean Delery
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Languages : en
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Author: Martín Obligado
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Languages : fr
Pages : 0
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Cette thèse est organisée en deux parties. Après une brève introduction théorique (chapitre 1) et une discussion présentant la soufflerie du LEGI et des techniques expérimentales utilisées (chapitre 2), une première partie étudie les effets individuels des particules dans les écoulements tantôt laminaires et turbulents. Dans une seconde partie je me suis intéressé aux effets collectifs d'une population dense d'inclusions en interaction avec un champ turbulent.Dans le chapitre 3, nous montrons que l'équilibre d'un disque pendulaire faisant face à un écoulement présentant une vitesse moyenne présente un comportement bi-stable et hystérétique. Nous donnons une interprétation simple de ce comportement en termes d'une description par deux puits de potentiel, nécessitant uniquement de connaître la dépendance angulaire du coefficient de trainée normale d'une plaque statique inclinée. Nous étudions l'influence de la turbulence sur l'équilibre du pendule en général et sur la bi-stabilité observée en particulier.La dynamique des objets tractés dans un environnement fluide est d'intérêt pour de nombreuses situations pratiques. Les chapitres 4,5 et 6 concernent l'étude expérimentale de l'équilibre et de la stabilité de la trajectoire d'une sphère tractée à vitesse constante. Dans le chapitre 4, nous avons vu que le sillage d'une sphère peut produire un mouvement hélicoïdal d'une sphère remorqué par un fil. Nous avons constaté qu'il existe un nombre de Reynolds (défini avec le diamètre de la particule et la vitesse moyenne de l'écoulement) particulier pour activer cette motion instable. Une trajectoire en trois dimensions est reconstruite avec un dispositif expérimental extrêmement simple, utilisé pour la caractérisation de la forme de la trajectoire des particules. Dans le chapitre 5, nous étudions expérimentalement l'équilibre et la stabilité de la trajectoire d'une sphère remorqué à une vitesse constante dans la avec un rapport longueur - diamètre sans précédent. En ce chapitre, nous étudions les instabilités développées dans le fil pour un écoulement laminaire. Diffèrent types d'instabilités ont été trouvés dans cette expérience. Dans le chapitre 6, le même système est étudié, mais l'écoulement environnant est turbulent. Nous nous concentrons sur la comparaison entre la dynamique turbulente de la sphère tractée et d'une sphère librement advectèe. Nos résultats sont en accord avec un scénario de filtrage résultant du temps de réponse visqueuse d'une particule d'inertie dont la dynamique est couplée au fluide environnant par la force de traînée. Une caractéristique frappante des écoulements turbulents chargés de particules inertielles est la concentration préférentielle qui conduit à de très fortes hétérogénéités du champ de concentration en particules à différentes échelles. Les diagrammes de Voronoi ont été utilisés pour caractériser quantifier ce phénomène.En ce qui concerne les effets collectifs, trois écoulements différents ont été étudiés : bulles d'air (particules moins denses que le fluide, avec une taille de l'ordre de l ́échelle de Kolmogorov) dans un canal a eau (chapitre 7), des particules solides légèrement plus denses que le fluide et diamètre supérieur à l ́échelle de Kolmogorov dans une écoulement de von Kármán (chapitre 8) et gouttelettes d'eau dans la soufflerie (chapitre 9) ; de particules beaucoup plus denses que le fluide et diamètre inférieur à l'échelle de Kolmogorov. Enfin, nous proposons une nouvelle méthode de reconstruction des champs de concentration des particules dans les expériences par analogie avec le fonctionnement des caméras linéaire, et en exploitant l'hypothèse de Taylor dans la soufflerie. Cette nouvelle approche nous permet de reconstruire des champs de particules de plusieurs mètres de long. Ces champs permettent d'analyser la formation des superclusters. Nous montrons en effet que les clusters tendent eux-mêmes à s'organiser en superclusters (amas d'amas).
Author: Béatrice Escande
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Languages : fr
Pages : 167
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ON UTILISE DEUX MODELES DE TURBULENCE : UN MODELE DE LONGUEUR DE MELANGE ET UN MODELE A DEUX EQUATIONS DE TRANSPORT. LES RESULTATS NUMERIQUES SONT COMPARES A DES MESURES OBTENUES ANTERIEUREMENT PAR ANEMOMETRIE LASER. ETUDE APPROFONDIE DE L'EVOLUTION DES GRANDEURS TURBULENTES LE LONG DES LIGNES DE COURANT MOYENNES, A PARTIR DES DONNEES EXPERIMENTALES
Author: Nathalie Duquesne
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Languages : fr
Pages : 161
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CETTE ETUDE A ETE CONSACREE A LA MODELISATION ET A LA SIMULATION NUMERIQUE D'UNE INTERACTION CHOC-CHOC TRIDIMENSIONNELLE DANS UN ECOULEMENT DE GAZ PARFAIT EN REGIME LAMINAIRE ET TURBULENT. LA CONFIGURATION RETENUE AFIN DE MODELISER CETTE INTERACTION EST CONSTITUEE D'UN CYLINDRE EN FLECHE SOUMIS A L'INTERACTION D'UN CHOC OBLIQUE INDUIT PAR UN DIEDRE PLACE AU MEME ANGLE DE FLECHE. LES POSITIONS RELATIVES DU DIEDRE ET DU CYLINDRE ONT ETE CHOISIES DE FACON A OBTENIR UNE INTERACTION DE TYPE IV DANS LA CLASSIFICATION DE EDNEY, INTERACTION GENERALEMENT ASSOCIEE AUX FLUX DE CHALEUR LES PLUS IMPORTANTS. LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES MOYENNEES SONT FERMEES PAR LE MODELE ALGEBRIQUE DE BALDWIN-LOMAX ET PAR LES DIFFERENTS MODELES ( - ) BAS-REYNOLDS DE CHIEN, HOFFMANN, JONES-LAUNDER ET ZHANG. LA METHODE NUMERIQUE UTILISEE REPOSE SUR UNE FORMULATION DE TYPE VOLUMES FINIS DEFINIE SUR DES MAILLAGES STRUCTURES. LES TERMES NON VISQUEUX SONT TRAITES AU MOYEN D'UN SCHEMA TVD SYMETRIQUE DE YEE ET LES TERMES VISQUEUX SONT DISCRETISES PAR UN SCHEMA AUX DIFFERENCES FINIES CENTRE DU SECOND ORDRE. LES EXPERIENCES REALISEES SUR CETTE CONFIGURATION A UN NOMBRE DE MACH DE 7.14 ONT INDIQUE UN ETAT LAMINAIRE DE L'ECOULEMENT SUR LE CYLINDRE SEUL, ET TURBULENT DANS LE CAS DE L'INTERACTION. NEANMOINS UN ETAT TURBULENT DE L'ECOULEMENT SUR LE CYLINDRE SEUL A PU ETRE OBTENU EN PLACANT NORMALEMENT A LA LIGNE D'ATTACHEMENT UN FIL DE DECLENCHEMENT. POUR CE CAS, LES RESULTATS NUMERIQUES ET EXPERIMENTAUX ONT ETE EN TRES BON ACCORD POUR LA MAJORITE DES MODELES. DE PLUS LARGES DIFFERENCES ONT ETE RELEVEES DANS LE CAS DE L'INTERACTION, LA LOCALISATION DU PIC PRINCIPAL DE FLUX A ETE CORRECTEMENT PREDITE PAR LE CALCUL, EN REVANCHE, LA VALEUR DU PIC DE FLUX SEMBLE ETRE SUR-ESTIMEE
Author: ELISABETH.. BLIN
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Languages : fr
Pages : 260
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Book Description
DEUX DISPOSITIFS EXPERIMENTAUX METTANT EN JEU UNE INTERACTION TURBULENCE/ONDE DE CHOC SONT ENVISAGES DANS CETTE ETUDE. DANS LA PREMIERE CONFIGURATION, LA TURBULENCE EST ENGENDREE PAR UNE GRILLE AMORCEE, DANS LA SECONDE, LA TURBULENCE CONSIDEREE EST CELLE D'UN JET SUPERSONIQUE COAXIAL. DANS LES DEUX CAS, L'INTERACTION A LIEU AVEC UN CHOC DROIT OBTENU PAR CONTRE-PRESSION. LES MESURES DES VITESSES MOYENNES ET TURBULENTES SONT EFFECTUEES A L'AIDE D'UN VELOCIMETRE LASER. LES SONDAGES SONT LIMITES A LA ZONE CENTRALE DE LA VEINE D'ESSAI POUR S'AFFRANCHIR DES EFFETS DE PAROI, CARACTERISTIQUES DES INTERACTIONS DU TYPE CHOC/COUCHE LIMITE. LA PRECISION DES MESURES PAR VELOCIMETRIE LASER AU VOISINAGE DU CHOC EST DISCUTEE SUR LA BASE D'UN CALCUL SIMPLIFIE DU MOUVEMENT DES PARTICULES A TRAVERS LE CHOC. NOUS EXAMINONS NOTAMMENT L'IMPACT DU COUPLAGE TRAINAGE-POLYDISPERSION ET TRAINAGE-INTERMITTENCE DU CHOC SUR LES MESURES DES QUANTITES FLUCTUANTES. LE CAS PARTICULIER DES MESURES DANS LA COUCHE DE MELANGE DU JET FAIT L'OBJET D'UNE ETUDE DETAILLEE. NOUS PROPOSONS UNE INTERPRETATION DES ECARTS EXISTANTS ENTRE LES DIFFERENTS MODES D'ENSEMENCEMENT. LES RESULTATS DES SONDAGES MONTRENT QUE LA TURBULENCE SE COMPORTE DE FACON TRES DIFFERENTE DANS LES DEUX INTERACTIONS. LE NIVEAU MOYEN DE LA TURBULENCE DE GRILLE N'EST PAS MODIFIE A LA TRAVERSEE DU CHOC, LE SEUL CHANGEMENT DISCERNABLE ETANT L'ACCELERATION DE SON DECLIN A L'AVAL DU CHOC; L'INTERACTION AVEC LA COUCHE DE MELANGE DU JET PRODUIT DES AMPLIFICATIONS SIGNIFICATIVES. CEPENDANT, LA DESADAPTATION DU JET A L'AVAL DU CHOC, QUI ENGENDRE UNE STRUCTURE COMPARABLE A CELLE D'UN JET SOUS-DETENDU, REND L'INTERPRETATION DE CETTE EXPERIENCE PLUS DELICATE. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX SONT CONFRONTES AUX PREDICTIONS DE DIVERSES THEORIES DISPONIBLES DANS LA LITTERATURE
Author: Stéphane Jamme
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 305
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Book Description
Ce travail met en lumière l'ensemble des mécanismes physiques fondamentaux caractéristiques du phénomène d'interaction entre une turbulence homogène isotrope libre et une onde de choc droite. Un outil numérique permettant la simulation directe de cette configuration d'écoulement est d'abord développé. Différents calculs sont ensuite conduits, donnant lieu à une compréhension précise et détaillée des évolutions observées pour les principales grandeurs statistiques de l'écoulement turbulent au cours de l'interaction avec le choc. L'influence de la nature de la turbulence incidente sur son comportement à travers la discontinuité est également mise en évidence. Nous utilisons pour cela la décomposition modale de Kovasznay qui permet de dégager les effets de la compressibilité sur le processus d'interaction. Une approche théorique est par ailleurs réalisée en s'appuyant sur une analyse linéaire non visqueuse du phénomène. Des comparaisons avec les résultats de simulation numérique directe sont effectuées et d'avèrent très convaincantes sur le plan qualitatif. La majorité des mécanismes fondamentaux inhérents au phénomène d'interaction choc / turbulence sont mis en évidence avec cette approche théorique qui se révèle ainsi très performante pour la configuration étudiée. Au bilan, on dispose d'une base de données susceptible d'être confrontée aux modèles classiques de turbulence compressible. Ce travail constitue également un point de départ indispensable à l'étude de configurations plus complexes telles que l'interaction choc / couche limite turbulente.
