SIMULATION DES GRANDES ECHELLES DU DEVELOPPEMENT SPATIAL D'UNE COUCHE DE MELANGE TURBULENTE COMPRESSIBLE PDF Download
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Author: LAETITIA.. DORIS
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 199
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Book Description
DANS CETTE ETUDE, L'ECOULEMENT DE LA COUCHE DE MELANGE TURBULENTE ET COMPRESSIBLE EST SIMULE NUMERIQUEMENT. LA METHODE DE LA SIMULATION DES GRANDES ECHELLES EST CHOISIE DE FACON A UTILISER UN NOMBRE DE REYNOLDS PROCHE DES VALEURS EXPERIMENTALES. L'ORIGINALITE DE L'ETUDE RESIDE DANS LE FAIT QUE C'EST LE DEVELOPPEMENT SPATIAL ET NON TEMPOREL QUI EST ETUDIE, CE QUI PERMET DE COMPARER QUANTITATIVEMENT LES RESULTATS OBTENUS AVEC LES DONNEES EXPERIMENTALES DISPONIBLES DANS LA LITTERATURE. A L'ENTREE DU DOMAINE DE CALCUL ON UTILISE UN PROFIL MOYEN DE COUCHE LIMITE, AUQUEL ON SUPERPOSE UN BRUIT BLANC. DANS UN PREMIER TEMPS, DES SIMULATIONS TRIDIMENSIONNELLES A UN NOMBRE DE MACH CONVECTIF DE 0,64 SONT EFFECTUEES AVEC TROIS AMPLITUDES DE BRUITS BLANCS DIFFERENTES, ET AVEC DEUX SCHEMAS NUMERIQUES DIFFERENTS. L'EVOLUTION LONGITUDINALE DE L'EPAISSEUR DE VORTICITE DE LA COUCHE EST INFLUENCEE A LA FOIS PAR L'AMPLITUDE DU BRUIT BLANC ET PAR LE SCHEMA NUMERIQUE. LES RESULTATS QUI DONNENT LE MEILLEUR ACCORD AVEC L'EXPERIENCE SONT DONNES PAR L'AMPLITUDE LA PLUS ELEVEE SUR LA COMPOSANTE LONGITUDINALE DE LA VITESSE ET PAR LE SCHEMA WENO. DANS CE CAS ON OBTIENT UN COMPORTEMENT AUTO-SIMILAIRE POUR LES INTENSITES TURBULENTES, ET LES COEFFICIENTS DE DISSYMETRIE SONT BIEN PREDITS. CEPENDANT L'INTENSITE TURBULENTE LONGITUDINALE EST SURPREDITE AU CENTRE DE LA COUCHE. DANS UN DEUXIEME TEMPS, UNE SIMULATION A UN NOMBRE DE MACH CONVECTIF DE 1,0 EST EFFECTUEE, AFIN D'ETUDIER LES EFFETS DE LA COMPRESSIBILITE. ON OBSERVE UNE REDUCTION DU TAUX DE CROISSANCE ET DES INTENSITES TURBULENTES, CE QUI EST EN ACCORD AVEC LES EXPERIENCES. LES EFFETS DE LA COMPRESSIBILITE SUR LE BILAN DE L'ENERGIE CINETIQUE TURBULENTE SONT AUSSI ETUDIES.
Author: LAETITIA.. DORIS
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Languages : fr
Pages : 199
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DANS CETTE ETUDE, L'ECOULEMENT DE LA COUCHE DE MELANGE TURBULENTE ET COMPRESSIBLE EST SIMULE NUMERIQUEMENT. LA METHODE DE LA SIMULATION DES GRANDES ECHELLES EST CHOISIE DE FACON A UTILISER UN NOMBRE DE REYNOLDS PROCHE DES VALEURS EXPERIMENTALES. L'ORIGINALITE DE L'ETUDE RESIDE DANS LE FAIT QUE C'EST LE DEVELOPPEMENT SPATIAL ET NON TEMPOREL QUI EST ETUDIE, CE QUI PERMET DE COMPARER QUANTITATIVEMENT LES RESULTATS OBTENUS AVEC LES DONNEES EXPERIMENTALES DISPONIBLES DANS LA LITTERATURE. A L'ENTREE DU DOMAINE DE CALCUL ON UTILISE UN PROFIL MOYEN DE COUCHE LIMITE, AUQUEL ON SUPERPOSE UN BRUIT BLANC. DANS UN PREMIER TEMPS, DES SIMULATIONS TRIDIMENSIONNELLES A UN NOMBRE DE MACH CONVECTIF DE 0,64 SONT EFFECTUEES AVEC TROIS AMPLITUDES DE BRUITS BLANCS DIFFERENTES, ET AVEC DEUX SCHEMAS NUMERIQUES DIFFERENTS. L'EVOLUTION LONGITUDINALE DE L'EPAISSEUR DE VORTICITE DE LA COUCHE EST INFLUENCEE A LA FOIS PAR L'AMPLITUDE DU BRUIT BLANC ET PAR LE SCHEMA NUMERIQUE. LES RESULTATS QUI DONNENT LE MEILLEUR ACCORD AVEC L'EXPERIENCE SONT DONNES PAR L'AMPLITUDE LA PLUS ELEVEE SUR LA COMPOSANTE LONGITUDINALE DE LA VITESSE ET PAR LE SCHEMA WENO. DANS CE CAS ON OBTIENT UN COMPORTEMENT AUTO-SIMILAIRE POUR LES INTENSITES TURBULENTES, ET LES COEFFICIENTS DE DISSYMETRIE SONT BIEN PREDITS. CEPENDANT L'INTENSITE TURBULENTE LONGITUDINALE EST SURPREDITE AU CENTRE DE LA COUCHE. DANS UN DEUXIEME TEMPS, UNE SIMULATION A UN NOMBRE DE MACH CONVECTIF DE 1,0 EST EFFECTUEE, AFIN D'ETUDIER LES EFFETS DE LA COMPRESSIBILITE. ON OBSERVE UNE REDUCTION DU TAUX DE CROISSANCE ET DES INTENSITES TURBULENTES, CE QUI EST EN ACCORD AVEC LES EXPERIENCES. LES EFFETS DE LA COMPRESSIBILITE SUR LE BILAN DE L'ENERGIE CINETIQUE TURBULENTE SONT AUSSI ETUDIES.
Author: M. Lesieur
Publisher: Cambridge University Press
ISBN: 9780521781244
Category : Mathematics
Languages : en
Pages : 240
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Book Description
Large-Eddy Simulations of Turbulence is a reference for LES, direct numerical simulation and Reynolds-averaged Navier-Stokes simulation.
Author: Marcel Lesieur
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 1402064357
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 593
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Now in its fully updated fourth edition, this leading text in its field is an exhaustive monograph on turbulence in fluids in its theoretical and applied aspects. The authors examine a number of advanced developments using mathematical spectral methods, direct-numerical simulations, and large-eddy simulations. The book remains a hugely important contribution to the literature on a topic of great importance for engineering and environmental applications, and presents a very detailed presentation of the field.
Author: Liang Shao
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 179
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Le travail de cette thèse est une contribution a l'étude de la turbulence inhomogène et s'inscrit dans le cadre d'étude à finalité aéronautique. Il s'agit d'une approche, par simulation numérique directe des grandes échelles de la turbulence, de l'interaction de deux turbulences d'échelles et de niveaux énergétiques différents, placées cote à cote à l'instant initial et évoluant librement sans gradient de vitesse moyenne. Une telle situation physique constitue le cas le plus simple pour l'étude des phénomènes de transport spatial de turbulence, une seule direction d'inhomogénéité étant présente. Le but essentiel de l'étude est de compléter les résultats expérimentaux fournis par un travail effectue par Warhaft a l'université de Cornell, contribuant par la a une meilleure compréhension de mécanismes physiques encore mal pris en compte dans les modèles simples. Les résultats de simulation montrent un bon accord qualitatif avec l'expérience existante. De plus, des informations non accessibles expérimentalement sont obtenues. Ce sont les corrélations triples de vitesse qui assurent le transport de turbulence, tandis que la corrélation pression vitesse tend à contrebalancer légèrement ce transport. Le mécanisme de transport de turbulence est maintenant mieux compris, notamment en ce qui concerne le rôle joué par l'intermittence. Dans un but pratique d'applications industrielles, les résultats de simulation sont compares a ceux obtenus dans la même situation par des modèles de turbulence simples (modèles en un point). Les comparaisons montrent que les modèles classiques ne prennent pas en compte le mécanisme de l'intermittence. Une modification des modèles classiques est introduite et les résultats se trouvent améliorés. L’étude a ensuite été étendue au cas où la couche de mélange turbulente est soumise à une rotation en bloc. Les résultats montrent que la force de Coriolis modifie de façon considérable le mécanisme de transport. Deux effets sont identifies; les corrélations triples sont fortement inhibées; la corrélation pression vitesse assure le transport. Le premier effet a été modélisé; tandis que la prise en compte du second effet dans les modèles simples reste un problème ouvert
Author: YVES.. DUBIEF
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Languages : fr
Pages : 114
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CE TRAVAIL TRAITE DE LA MANIPULATION DE LA TURBULENCE DES ECOULEMENTS PARIETAUX ET DES ECOULEMENTS DECOLLES SUR LA BASE DE SIMULATIONS DES GRANDES ECHELLES. UN CODE A ETE DEVELOPPE POUR RESOUDRE LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES COMPRESSIBLES DANS DES GEOMETRIES COMPLEXES GRACE A UNE COMBINAISON DE METHODES DE TYPE VOLUMES FINIS ET UNE TECHNIQUE MULTI-DOMAINES PRECISE. LA MANIPULATION DE LA TURBULENCE DE PAROI EST REALISEE DANS UN CANAL DONT UNE DES PAROIS COMPORTE DE FINES RAINURES TRANSVERSALES LARGEMENT ESPACEES. LA SIMULATION EFFECTUEE A FAIBLE NOMBRE DE REYNOLDS MESURE UNE REDUCTION DE LA TRAINEE TOTALE. L'ETUDE STATISTIQUE MONTRE UNE DIMINUTION DES TOURBILLONS COHERENTS DE PROCHE PAROI DIRECTEMENT LIES A LA GENERATION DU FROTTEMENT PARIETAL. LES INTERACTIONS ENTRE LE FLUIDE PIEGE DANS LA CAVITE ET LES TOURBILLONS SEMBLENT ETRE LA CAUSE DE CE PHENOMENE. UNE EXPERIENCE DE CONTROLE DE LA TURBULENCE MODELISANT GROSSIEREMENT CETTE INTERACTION ACCREDITE CETTE HYPOTHESE. LES EVENEMENTS LIES A L'IMPACT D'UNE COUCHE DE MELANGE SUR UNE PAROI SONT ETUDIES DANS LE CADRE D'UN ECOULEMENT TRANSSONIQUE DECOLLE AU DESSUS D'UNE CAVITE TRI-DIMENSIONNELLE. LA SIMULATION PERMET DE RETROUVER LES FREQUENCES TYPIQUES DE LA COUCHE DE MELANGE FOURNIES PAR DES DONNEES EXPERIMENTALES. LES VISUALISATIONS INSTANTANEES METTENT EN VALEUR LA RELATION ENTRE LES TOURBILLONS CREES PAR LE DECOLLEMENT ET DES EVENEMENTS VIOLENTS DE LA PRESSION PARIETALE QUI PEUVENT PRODUIRE DES VIBRATIONS STRUCTURELLES. EN COMPLEMENT A CES TRAVAUX, UNE ETUDE COMPARATIVE EST MENEE SUR L'APPLICATION D'UNE PROCEDURE DYNAMIQUE AUX MODELES SOUS-MAILLE UTILISES POUR LES ECOULEMENTS DE PAROI. UNE METHODE DE GENERATION DE LA TURBULENCE EST EGALEMENT TESTEE POUR LES COUCHES LIMITES COMPRESSIBLES.
Author: Nicolas Renard
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Languages : en
Pages : 0
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Mieux comprendre les spécificités de la dynamique des couches limites à grand nombre de Reynolds malgré les contraintes métrologiques et son coût de simulation numérique est crucial. A titre d'exemple, cette dynamique peut déterminer plus de la moitié de la traînée d'un avion en croisière. Décrire la turbulence pariétale peut guider la résolution numérique d'une partie des fluctuations à un coût maîtrisé par des stratégies WMLES (simulation des grandes échelles avec modèle de paroi). Les présentes analyses physiques de couches limites turbulentes incompressibles à gradient de pression nul et à grand nombre de Reynolds s'appuient sur des simulations numériques avancées. Après validation d'une base de données, le frottement moyen pariétal est décomposé selon l'identité FIK (Fukagata et al. (2002)), dont l'application malgré le développement spatial est discutée. Une analyse spectrale montre que les grandes échelles ( lambda_x > delta) contribuent à environ la moitié du frottement vers Re_ theta = 10^4. Les limitations de l'identité FIK motivent la dérivation d'une décomposition physique de la génération du frottement dont le comportement asymptotique est alors relié à la production d'énergie cinétique turbulente dans la zone logarithmique. Pour mieux reconstruire les spectres spatiaux, une nouvelle méthode d'estimation de la vitesse de convection turbulente en fonction de la longueur d'onde des fluctuations, adaptée au développement spatial et à des signaux temporels de durée finie, est dérivée, interprétée et évaluée à Re_ theta = 13000. Certaines des conclusions éclairent des modifications d'une stratégie WMLES, le mode III de la méthode ZDES.
Author: Frédéric Ducros
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Languages : fr
Pages : 242
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LA TRANSITION A LA TURBULENCE DES COUCHES LIMITES COMPRESSIBLES POUR DES NOMBRES DE MACH DE 0.5 ET 4.5 EST ETUDIEE PAR SIMULATIONS DIRECTES ET DES GRANDES ECHELLES. DES ETUDES A LA FOIS STATISTIQUES ET VISUELLES ONT PERMIS DE RETROUVER LES CARACTERISTIQUES QUANTITATIVES DES DIVERSES PHASES DES ECOULEMENTS ET LES MECANISMES DE LA TRANSITION A LA TURBULENCE. LE DEVELOPPEMENT D'UN NOUVEAU MODELE DE VISCOSITE TURBULENTE DIT MODELE DE LA FONCTION DE STRUCTURE FILTREE EST PROPOSE: CE MODELE CONCENTRE LA DISSIPATION TURBULENTE UNIQUEMENT SUR LES REGIONS CONTENANT DES PETITES ECHELLES ET A PERMIS LA SIMULATION DES GRANDES ECHELLES DE LA TRANSITION A LA TURBULENCE D'UNE COUCHE LIMITE A MACH 0.5 SE DEVELOPPANT SPATIALEMENT, DONNANT AINSI DES RESULTATS QUANTITATIFS PROCHES DE CEUX TROUVES LORS D'UNE SIMULATION DIRECTE POUR UN COUT DE CALCUL PLUS FAIBLE
Author: MOHAMED.. SIAMEUR
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Languages : fr
Pages : 215
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L'ETUDE DU MELANGE TURBULENT DANS DES ECOULEMENTS CISAILLES SUPERSONIQUES, COUCHE DE MELANGE CONFINEE ENTRE PAROIS ET JET FAIBLEMENT SOUS DETENDU, EST ABORDEE A L'AIDE DE SIMULATIONS NUMERIQUES TRIDIMENSIONNELLES INSTATIONNAIRES. UN CODE AUX VOLUMES FINIS EST UTILISE DANS CETTE OPTIQUE. LA TECHNIQUE DE SIMULATION DES GRANDES ECHELLES A ETE UTILISEE, LES EFFETS SOUS-MAILLE ETANT PRIS EN COMPTE PAR LES PROPRIETES DE L'ALGORITHME NUMERIQUE PPM QUI FILTRE LES CONCENTRATIONS DE VORTICITE A PETITE ECHELLE. CETTE TECHNIQUE NOUS A PERMIS DE CONSIDERER CERTAINS CARACTERES DES ECOULEMENTS REELS: PRISE EN COMPTE DES PAROIS, SIMULATION EXPLICITE DU DEVELOPPEMENT SPATIAL, RESOLUTION A DES ECHELLES DE L'ORDRE DE LA TAILLE DES DISPOSITIFS REELS. LES EFFETS DE PAROIS SONT ETUDIES EN APPROXIMATION BIDIMENSIONNELLE ET EN SITUATION REELLE TRIDIMENSIONNELLE. LES RESULTATS MONTRENT QUE LES CALCULS BIDIMENSIONNELS SONT PEU REALISTES POUR REPRESENTER LE CARACTERE TRIDIMENSIONNEL DE L'ECOULEMENT. LES ZONES DE MELANGE SONT ANALYSEES QUALITATIVEMENT ET QUANTITATIVEMENT. LA FORMATION DE SOUS-COUCHES AU NIVEAU DE LA ZONE DE MELANGE EST EVIDENTE POUR M#C 0.6. UNE SCHEMATISATION D'UN MODELE DE MELANGE DANS UNE COUCHE DE MELANGE COMPRESSIBLE EST PROPOSEE
Author: JORGE.. SILVESTRINI
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 148
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ON PRESENTE LE FORMALISME DE LA SIMULATION DES GRANDES ECHELLES (LES) POUR L'ETUDE DES ECOULEMENTS TURBULENTS INCOMPRESSIBLES ET COMPRESSIBLES, PUIS LES MODELES SOUS-MAILLE QUI TIENNENT COMPTE DES ECHELLES PLUS PETITES QUE LA MAILLE DE CALCUL. DES TESTS, EN CONFIGURATION DE COUCHE DE MELANGE TEMPORELLE, PERMETTENT DE METTRE EN EVIDENCE LE COMPORTEMENT DE DIFFERENTS MODELES. ENSUITE, DES LES DES COUCHES DE MELANGES TRIDIMENSIONNELLES TEMPORELLES ET SPATIALES SONT PRESENTEES. DANS LE DEUX CAS, ON TESTE DEUX TYPES DE PERTURBATIONS SUR LA CONDITION INITIALE (CONDITION D'ENTREE POUR LE PROBLEME SPATIAL): UNE 3D ISOTROPE ET L'AUTRE QUASI-BIDIMENSIONNELLE. CES SIMULATIONS METTENT EN EVIDENCE: L'ORIGINE ET L'EVOLUTION DES TOURBILLONS LONGITUDINAUX SECONDAIRES QUI CARACTERISENT LES COUCHES DE MELANGES, LEURS CARACTERISTIQUES PRINCIPALES TELLES QUE LONGUEUR, DIAMETRE ET INTENSITE, L'EVOLUTION DE LEUR DIAMETRE AVEC L'APPARIEMENT DES TOURBILLONS PRIMAIRES DE KELVIN-HELMHOLTZ ET L'AJUSTEMENT DE LEUR ESPACEMENT AVEC LA SEPARATION ENTRE STRUCTURES PRIMAIRES. DES SIMULATIONS AVEC DIFFERENTES PERTURBATIONS METTENT EN EVIDENCE LA SENSIBILITE DE LA COUCHE DE MELANGE AUX CONDITIONS INITIALES OU CONDITIONS D'ENTREE. UNE SIMULATION TEMPORELLE, AVEC DES PERTURBATIONS INITIALES 3D ISOTROPES, PERMET D'ARRIVER A UN ETAT DE TURBULENCE PLEINEMENT DEVELOPPEE EN REGIME AUTO-SIMILAIRE. CECI EST VERIFIE AVEC DES DONNEES EXPERIMENTALES. FINALEMENT, ON PRESENTE DES SIMULATIONS REALISEES DANS DES GEOMETRIES SIMPLIFIEES D'UN MOTEUR A PROPERGOL SOLIDE COMME CELUI DU PROPULSEUR A POUDRE DU LANCEUR SPATIAL ARIANE 5. EN PLUS DE LACHERS DES TOURBILLONS DE KELVIN-HELMHOLTZ ON A MIS EN EVIDENCE DEUX TYPES D'INSTABILITES SECONDAIRES QUI SONT A L'ORIGINE DE LA FORMATION DES TOURBILLONS LONGITUDINAUX. DANS UN CAS IL APPARAIT DES TOURBILLONS LONGITUDINAUX ANALOGUES A CEUX OBSERVES DANS LES COUCHES DE MELANGE TANDIS QUE DANS L'AUTRE CAS, IL S'AGIT PLUTOT DE TOURBILLONS DE GORTLER, PRODUITS PAR LE DETACHEMENT DE LA COUCHE LIMITE EN AMONT DE LA TUYERE. CES TOURBILLONS SONT RESPONSABLES DE L'ELARGISSEMENT VERS LES HAUTES ET LES BASSES FREQUENCES, DU SPECTRE D'ENERGIE CINETIQUE MESURE EN MI-CHAMBRE
Author: Frédéric Péneau
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Languages : fr
Pages : 228
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Book Description
La simulation des grandes échelles d'une couche limite turbulente se développant spatialement est effectuée à l'aide d'un modèle dynamique-mixte. L'influence d'un champ de turbulence extérieure intense sur les transferts thermique et dynamique est étudiée. Pour le cas sans turbulence extérieure, de nouvelles conditions d'entrée basées sur l'Estimation Stochastique Linéaire sont développées afin d'imposer la structure d'une couche limite pleinement turbulente dès l'entrée du domaine de calcul et ainsi d'en réduire les dimensions. La structure dynamique de l'écoulement ainsi que les statistiques locales confirment les résultats expérimentaux et ceux de Simulations Numériques Directes antérieurs. Les bilans des tensions de Reynolds sont présentés en prenant en compte l'évolution spatiale de la couche limite. Les différences observées avec la littérature sont clairement dues à l'évolution spatiale. L'analyse des corrélations et de l'évolution des statistiques au sein du domaine de calcul nous renseigne sur les précautions à prendre pour effectuer une Estimation Stochastique Linéaire de signaux d'entrées de vitesse. La corrélation spatio-temporelle entre les fluctuations latérales et longitudinales s'avère être une information importante à prendre en compte. L'influence d'une forte turbulence extérieure sur une couche limite turbulente se développant spatialement est alors étudiée. Les champs de turbulence extérieure sont générés à l'aide d'une distribution aléatoire de tourbillons d'Oseen. A partir des mêmes signaux d'entrée pour la couche limite, les évolutions du coefficient de frottement, du nombre de Stanton et des champs dynamique et thermique sont étudiées. L'impact du champ de turbulence extérieure sur le cisaillement et les profils de vitesse est faible alors qu'on observe une augmentation sensible du transfert thermique avec une modification des profils moyens de température au niveau de la zone logarithmique et du sillage. Enfin, le champ de turbulence extérieure est imposé dans la totalité de la section d'entrée et la simulation est effectuée à partir de la région du bord d'attaque. Ces simulations qui confirment des résultats expérimentaux antérieurs révèlent un mécanisme de production d'énergie dans la couche limite visqueuse perturbée à faible nombre de Reynolds et son impact sur les transferts dynamique et thermique
