Author: Gary Mocke
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Languages : fr
Pages : 189
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AVEC COMME OBJECTIF PRATIQUE LA MISE AU POINT D'UN MODELE DE L'HYDRODYNAMIQUE DU BASSIN DE THAU, CE TRAVAIL S'INTERESSE A LA GENERATION DE LA TURBULENCE DES COURANTS DANS LA COUCHE MELANGEE DE SURFACE. DEUX CLASSES ESSENTIELLES DE PROBLEMES SONT POSEES: LA GENERATION DE LA TURBULENCE DANS ET SOUS LES VAGUES DE VENT, LA PHYSIQUE DES INTERACTIONS TURBULENTES PRES DE L'INTERFACE DE DENSITE. LE MEMOIRE EST DIVISE EN DEUX PARTIES: LA PREMIERE PARTIE COMMENCE AVEC UN SURVOL DE LA LITTERATURE SUR LES ETUDES D'ENTRAINEMENT D'INTERFACE DE DENSITE ET SUR LA PARAMETRISATION DE LA TURBULENCE GENEREE DANS LES VAGUES DE VENT. CETTE ANALYSE CRITIQUE BIBLIOGRAPHIQUE EST UTILISEE DANS LA MISE AU POINT ET LE DEVELOPPEMENT D'UN MODELE A 3 EQUATIONS DE L'ENERGIE CINETIQUE TURBULENTE, DU TAUX DE DISSIPATION ET DE LA DENSITE. CE MODELE EST UTILISE POUR TRAITER DES SITUATIONS EXPERIMENTALES POUR LESQUELLES ON DISPOSE DE MESURES DE TAUX D'ENTRAINEMENT OU DE PROFIL DE DENSITE: CETTE COMPARAISON S'AVERE SATISFAISANTE TANT QUE L'EVOLUTION DE LA COUCHE DE MELANGE SE SITUE DANS LA ZONE DIFFUSIVE SUPERIEURE. AU DESSOUS DE CETTE COUCHE LA PRODUCTION LOCALE DE TURBULENCE DUE NOTAMMENT AUX ECOULEMENTS SECONDAIRES (CIRCULATION DE LANGMUIR) RESTE A QUANTIFIER EXPLICITEMENT. UN AUTRE INTERET DE CES ESSAIS EST DE MONTRER QUE LA VITESSE DE FROTTEMENT A L'INTERFACE NE CONSTITUE PAS L'ECHELLE APPROPRIEE; PAR CONTRE IL SEMBLE QUE L'ENERGIE CINETIQUE DE TURBULENCE PRODUITE A L'INTERFACE PERMETTE UNE REPRESENTATION PLUS SATISFAISANTE DES PHENOMENES OBSERVES. LA SECONDE PARTIE DE L'ETUDE PRESENTE LES RESULTATS OBTENUS DANS L'ETUDE DU BASSIN DE THAU. UN MODELE TRANSITOIRE MONOCOUCHE EST UTILISE POUR SIMULER LE CHAMP DE VITESSE ET DE HAUTEUR DU PLAN D'EAU. UNE METHODE AUX ELEMENTS FINIS EST UTILISEE POUR LA DISCRETISATION SPATIALE. LE MODELE, CALIBRE A PARTIR D'OBSERVATIONS IN SITU EST UTILISE POUR SIMULER DIFFERENTS SCENARIOS DE GESTION DE L'ETANG DE THAU
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: Anne-Claire Bennis
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Languages : fr
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L'océan est turbulent et donc il est important de modéliser la turbulence océanique afin de mieux pouvoir en analyser les effets. Dans cette thèse, on étudie tant d'un point de vue théorique que numérique des modèles de turbulence pour des applications océanographiques. Dans une première partie, on présente un bref état de l'art sur les modèles de turbulence URANS (Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes) et LES (Large Eddy Simulation). La deuxième partie concerne les modèles URANS. On présente un nouveau modèle pour lequel on montre l'existence et l'unicité d'une solution dans le cas stationnaire. On montre que ce modèle est utilisable pour étudier la turbulence induite par le vent de surface en présence de convection, ce qui n'est pas le cas des modèles de Pacanowski-Philander et de Gent. Dans une troisième partie, on étudie un modèle LES. On adapte le modèle "Leray-déconvolution" à des conditions aux limites de type océan/atmosphère. Pour cela, on introduit une équation continue de déconvolution dont la solution est utilisée comme vitesse advective dans le modèle "Leray-deconvolution", ce qui nous amène à considérer un nouveau modèle LES, le modèle de déconvolution. On montre notamment que la solution du modèle de déconvolution converge vers une solution faible dissipative des équations de Navier-Stokes. On valide numériquement le modèle déconvolution en 2D grâce à des résultats DNS (Direct Numerical Simulation) dans des cas avec et sans bathymétrie.
Author: Romain Meyrand
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Languages : fr
Pages : 0
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La turbulence tridimensionnelle se caractérise par sa capacité à transférer de l'énergie des grandes vers les petites échelles où elle est finalement dissipée. Lorsqu'elle se produit dans un plasma non-collisionnel comme le vent solaire, une modélisation cinétique semble a priori nécessaire. Toutefois, la complexité d'une telle approche limite les développements théoriques et condamne les expériences numériques à se restreindre à des nombres de Reynolds peu élevés. Dans quelles mesures un modèle mono-fluide comme la MHD Hall permet-il de rendre compte des phénomènes observés dans le vent solaire aux échelles sub-ioniques ? C'est la problématique à laquelle s'est attaquée cette thèse. L'idée directrice de ce travail est de tirer profit de la relative simplicité des modèles fluides et de la puissance algorithmique des méthodes pseudo-spectrales pour aborder la turbulence du vent solaire par des simulations numériques directes tridimensionnelles massivement parallèles à grands nombres de Reynolds. Ces simulations numériques ont permis de mettre en évidence l'existence d'une brisure spontanée de symétrie chirale en turbulence MHD Hall incompressible, ainsi que l'existence d'un nouveau régime appelé ion MHD (IMHD). Un modèle phénoménologique a été proposé pour rendre compte de ces résultats et de nouvelles prédictions ont été faites, puis confirmées numériquement. Enfin, l'étude de l'effet d'un fort champ magnétique uniforme sur la dynamique turbulente a permis de confirmer pour la première fois une ancienne conjecture. L'inertie des électrons a ensuite été prise en compte toujours dans un modèle fluide. Par une approche hydrodynamique classique, une loi universelle a été obtenue pour les fonctions de structure d'ordre trois. L'ensemble de ces résultats est qualitativement en accord avec les mesures in situ du vent solaire et remet en cause le paradigme selon lequel les raidissements successifs du spectre des fluctuations magnétiques sont provoqués nécessairement par des phénomènes d'origine cinétique. De manière plus générale, cette thèse soulève des questions fondamentales sur les processus non-collisionnels de dissipation dans les plasmas turbulents.
Author: Alexandre Favre
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Category : Fluid mechanics
Languages : fr
Pages : 438
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Author: Philippe Maurel
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Languages : fr
Pages : 169
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DANS LA COUCHE MELANGEE DE SUFACE, LES INTERACTIONS QUI SE DEVELOPPENT SOUS LES VAGUES DE VENT ENTRE LES VAGUES, LES COURANTS ET LA TURBULENCE SONT A L'ORIGINE DU CHAMP TRIDIMENSIONNEL DU MOUVEMENT MOYEN (CIRCULATIONS DE LANGMUIR) ET DE NIVEAUX DE TURBULENCE ELEVES. UNE ANALYSE ORIGINALE DES DONNEES EXPERIMENTALES DE LABORATOIRE (ET DE CAMPAGNES DE TERRAIN), A PARTIR D'ECHELLES DE REFERENCES PERTINENTES BATIES SUR LES MECANISMES D'INTERACTIONS MIS EN AVANT PAR CRAIK & LEIBOVICH, PERMET DE DEGAGER LES TRAITS CARACTERISTIQUES DE CET ECOULEMENT : LES NIVEAUX D'ENERGIE CINETIQUE TURBULENTE ET DE TAUX DE DISSIPATION A L'INTERFACE SONT DIRECTEMENT CONTROLES PAR LES PARAMETRES DE VAGUES (EFFET DU DEFERLEMENT) ET LA DISTRIBUTION VERTICALE DE CES GRANDEURS TURBULENTES EST MODIFIEE PAR LA PRESENCE D'ECOULEMENTS SECONDAIRES. UN MODELE, BASE SUR LES TERMES SOURCES GENERATEURS DE VORTICITE QUI RELIENT LE COURANT DE STOKES DE LA VAGUE GRADIENTS DE VITESSE MOYENNE LONGITUDINALE ET SUR UNE FERMETURE DE LA TURBULENCE AU PREMIER ORDRE, A ETE MIS EN OEUVRE. IL APPARAIT A PARTIR D'UNE ETUDE DE SENSIBILITE DE CE MODELE AUX NOMBRES ADIMENSIONNELS QUI LE COMPOSENT, QUE LE FETCH FAVORISE L'INTENSIFICATION DES CIRCULATIONS DE LANGMUIR. LA CONFRONTATION DU MODELE SUR LES DONNEES EXPERIMENTALES MET L'ACCENT SUR LA DIFFICULTE A ANALYSER LE COMPORTEMENT DES MESURES QUAND ON N'A PAS D'INDICATIONS SUR LES VITESSES VERTICALES : CETTE ABSENCE D'INFORMATIONS POURAIT ETRE A L'ORIGINE DES DIFFICULTES RENCONTREES PAR LES GENS DE TERRAIN POUR TROUVER DES ECHELLES EXPLICATIVES DES TAUX DE DISSIPATIONS OBSERVES. ON DISPOSE AINSI D'UN MODELE DE PREDETERMINATION DE L'ECOULEMENT SOUS LES VAGUES DE VENT SI LES CARACTERISTIQUES DES VAGUES ET DU VENT SONT CONNUES.
Author: Anne-Marie Treguier
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Languages : fr
Pages : 180
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LES FLUCTUATIONS DU VENT SONT UN DES MECANISMES POUVANT GENERER LA VARIABILITE OCEANIQUE D'ECHELLE MOYENNE, OBSERVEE NOTAMMENT DANS L'ATLANTIUQE NORD-EST. LA REPONSE DE L'OCEAN EST CALCULEE PAR UN MODELE NUMERIQUE SPECTRAL, QUI RESOUT LES EQUATIONS QUASI-GEOSTROPHIQUES DANS LE CAS NON LINEAIRE ET STRATIFIE. DANS UNE PREMIERE PARTIE, NOUS DECRIVONS LA TURBULENCE D'ECHELLE MOYENNE GENEREE PAR LES FLUCTUATIONS DU VENT DANS UN OCEAN A FOND PLAT. L'ENERGIE DE LA REPONSE SE PARTAGE ENTRE UN REGIME LINEAIRE CONSTITUE D'ONDES DE ROSSBY BAROTROPES A GRANDE ECHELLE, ET UN REGIME NON LINEAIRE. NOUS ETUDIONS LA SENSIBILITE DE LA REPONSE A TOUS LES PARAMETRES PHYSIQUES (ECHELLE ET ENERGIE DU VENT, FROTTEMENT, ROTATION DE LA TERRE,STRATIFICATION). NOS RESULATS MONTRENT QUE LE PARAMETRE CLE EST LE RAPPORT DE LA PLUS GRANDE ECHELLE FORCEE AU RAYON DE ROSSBY. DANS UNE SECONDE PARTIE, NOUS ETUDIONS LM'INFLUENCE D'UNE TOPOGRAPHIE ALEATOIRE DE FAIBLE HAUTEUR SUR LA DYNAMIQUE DES TOURBILLONS FORCES PAR LE VENT. LA GENERATION DE COURANTS MOYENS CORRELES A LA TOPOGRAPHIE EST MISE EN EVIDENCE, AINSI QU'UNE DIMINUTION IMPORTANTE DES ECHELLES SPATIALES AU FOND. ENFIN, NOUS MONTRONS QUE LA PRESENCE DE TOPOGRAPHIE INDUIT UNE INTENSIFICATION AU FOND DANS LE CAS DE LA TURBULENCE LIBRE, ET PAR CONTRE UNE PLUS GRANDE INTENSIFICATION EN SURFACE DANS LE CAS DE LA TURBULENCE FORCEE. LA REPONSE DE NOTRE MODELE, SURTOUT EN PRESENCE DE TOPOGRAPHIE, PRESENTE DES CARACTERISTIQUES PROCHES DE LA VARIABILITE OBSERVEE DANS L'ATLANTIQUE NORD-EST, CE QUI CONFIRME L'IMPORTANCE DES FLUCTUATIONS DU VENT POUR LA GENERATION DE CETTE VARIABILITE
Author: Christophe Bailly
Publisher: CNRS
ISBN: 9782271060082
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Languages : fr
Pages : 376
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La turbulence est au centre des préoccupations des mécaniciens des fluides. Elle intervient dans de multiples applications technologiques, comme dans le domaine de l'aéronautique. Elle joue aussi un rôle essentiel dans le domaine de l'environnement pour les prévisions météorologiques, la diffusion des polluants ou le bruit d'origine aérodynamique. Ce livre couvre largement les grands problèmes de la turbulence et traite notamment de la physique des phénomènes, de leur modélisation et de leur simulation. Les bases théoriques de la turbulence, les mécanismes physiques avec des illustrations sur des cas réels, ainsi que les méthodes de simulation numérique et les techniques expérimentales y sont abordés. Les trois derniers chapitres synthétisent remarquablement les techniques numériques et expérimentales actuelles. Plusieurs annexes sur des sujets plus avancés et de très nombreuses références à des travaux de recherche récents intéresseront toute la communauté de la mécanique des fluides. A la différence de la plupart des textes portant sur la turbulence, dont le contenu s'adresse à des lecteurs déjà spécialisés, le présent ouvrage propose un véritable cours, aisément accessible à partir de connaissances de base en mécanique des fluides. L'exposé, très clair, permet d'aborder dans les meilleures conditions l'étude de la turbulence et de ses applications pratiques. L'objectif visé est résolument pédagogique et l'ouvrage s'adresse à un public très vaste d'élèves ingénieurs, d'étudiants de deuxième et troisième cycle, d'ingénieurs ou de chercheurs.
Author: Philippe Chang
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Languages : fr
Pages : 520
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Author: Moacyr Cunha de Araujo Filho
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Languages : fr
Pages : 159
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IL S'AGIT D'UNE CONTRIBUTION A LA MODELISATION DES PROCESSUS DE TRANSFERT DANS LA COUCHE MARINE DE SURFACE: ON VEUT RENDRE COMPTE EN PARTICULIER DE L'ORGANISATION EN CELLULES DE LANGMUIR DU CHAMP CINEMATIQUE MOYEN ET DES FORTES INTENSITES TURBULENTES OBSERVEES EN PRESENCE DE VAGUES CISAILLEES PAR LE VENT. L'INTERET DE L'ETUDE EST DE VERIFIER L'INFLUENCE DE LA TURBULENCE SUR L'ORGANISATION CELLULAIRE, ET RECIPROQUEMENT L'INFLUENCE DES ECOULEMENTS SECONDAIRES SUR LE CHAMP TURBULENT. UN PREMIER ENSEMBLE DE CAS TRAITES EST RAPPORTE A DES SITUATIONS ENVIRONNEMENTALES TYPIQUES, POUR LEQUEL LA TURBULENCE DU MILIEU EST REPRESENTEE PAR UNE VISCOSITE EQUIVALENTE CONSTANTE. ON CHERCHE L'EFFET D'UN GRADIENT DE PRESSION LONGITUDINAL SUR LA STRUCTURE DES ECOULEMENTS. LES REPONSES TRANSITOIRES DU MODELE SONT COMPAREES A DES OBSERVATIONS DE TERRAIN ET A D'AUTRES TRAVAUX TROUVES DANS LA LITTERATURE. LE SECOND ENSEMBLE DE SIMULATIONS EST RAPPORTE ESSENTIELLEMENT A DES EXPERIENCES DE LABORATOIRE, OBTENUES DANS DES SOUFFLERIES AIR-EAU A FETCH LIMITE. DANS CE CAS, ON UTILISE UNE FERMETURE AU POINT DE LA TURBULENCE A L'AIDE D'UN MODELE A DEUX EQUATIONS DU TYPE (K, ). LES EXPERIENCES SONT UTILISEES POUR VERIFIER L'INFLUENCE SIMULTANEE DE LA CONVECTION SECONDAIRE ET DES CONDITIONS A LA LIMITE DE SURFACE POUR LES GRANDEURS TURBULENTES. CES CONDITIONS A LA LIMITE SONT DONNEES SOIT PAR UN EQUILIBRE PRODUCTION-DISSIPATION, SOIT PAR UN EQUILIBRE DIFFUSION-DISSIPATION DE L'ENERGIE CINETIQUE TURBULENTE. LES RESULTATS CONFIRMENT L'IMPORTANCE DES MOUVEMENTS SECONDAIRES SUR LES STRUCTURES CINEMATIQUES ET TURBULENTES DES ECOULEMENTS, ET PERMETTENT AUSSI DE VERIFIER DES HYPOTHESES DE MODELISATION DES CONTRIBUTIONS ORBITALES SUR LE SURPLUS D'ENERGIE CINETIQUE TURBULENTE FREQUEMMENT OBSERVES SOUS DES VAGUES ENERGETIQUES
