Simulations numériques directes des écoulements d'un fluide tournant, ou stratifié en densité de façon stable, autour d'un obstacle

par Hugues Laroche

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Marcel Lesieur.

Soutenue en 1991

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    On considere l'evolution temporelle de perturbations spatialement periodiques, appliquees a un ecoulement zonal cisaille dont le profil de vitesse est en tangente hyperbolique. Un schema aux differences finies utilise a haute resolution permet d'etudier l'evolution de l'ecoulement perturbe a haut nombre de reynolds. On fait varier la rotation differentielle depuis zero jusqu'a des valeurs ou elle inhibe totalement l'instabilite lineaire. On montre que la rotation differentielle supprime le phenomene d'appariement de tourbillons, qui suit l'instabilite dans le cas non-tournant. Ensuite, on etudie les ecoulements tri-dimensionnels d'un fluide stratifie en densite de facon stable, autour d'un obstacle. L'etude est basee sur la simulation numerique directe des equations de boussinesq, realisee en volumes finis au moyen du code trio du cea. Le sillage de l'obstacle est tridimensionnel dans le cas neutre ou peu stratifie (grand nombre de froude). On montre que pour des stratifications assez fortes (nombre de froude de l'ordre de l'unite), les perturbations dues a l'obstacle se propagent sous la forme d'ondes de gravite internes, dont l'amplitude peut etre importante. Dans les cas tres stratifies (nombre de froude tres inferieur a l'unite), le mouvement du fluide se trouve confine dans des plans horizontaux, avec formation eventuelle d'une allee tourbillonnaire. On met ainsi en evidence des regimes distincts suivant le nombre de froude, en bon accord avec les experiences de laboratoire. Les resultats ont principalement ete obtenus par analyse fine du champ de vorticite et par visualisation graphique tri-dimensionnelle de l'energie ondulatoire propagee

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS 91/GRE1/0044
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