Ondes internes et sillages turbulents générés par une sphère dans un fluide stratifié stablement [Thèse en partie soutenue sur un ensemble de travaux]

par Philippe Bonneton

Thèse de doctorat en Mécaniques des fluides

Sous la direction de JEAN-MARC CHOMAC.

Soutenue en 1992

à Toulouse 3 .


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  • Résumé

    L'objectif de cette these etait d'ameliorer notre comprehension de la dynamique des ecoulements au sein d'un fluide stratifie stablement, en etudiant experimentalement le sillage turbulent et le champ d'onde interne generes par une sphere. Quatre regimes dependant principalement du nombre de froude f ont ete identifies. Pour f<1. 5, l'onde stationnaire generee par la sphere, denommee lee wave, interagit fortement avec le sillage et inhibe les instabilites selon la verticale. Le regime 0. 8<f<1. 5 est caracterise par un phenomene de resonance entre la sphere et la lee wave qui atteint alors son amplitude maximale. Pour des nombres de froude plus faibles, la stratification intense contraint une partie du fluide a contourner la sphere avec une dynamique quasi-bidimensionnelle coherente selon la verticale. A l'exterieur de ce sillage bidimensionnel, l'ecoulement est controle par la lee wave. Le sillage lointain, pour f<1. 5, correspond a une allee de von karman reguliere. Lorsque f>1. 5, le sillage tridimensionnel devient instable. La zone de recirculation est soumise a une oscillation verticale. Le sillage lointain est constitue d'une allee irreguliere de tourbillons quasi-bidimensionnels contenus dans des couches horizontales. Pour f>4. 5, le sillage proche n'est plus affecte par la stratification et les mouvements horizontaux du sillage lointain sont decorreles selon la verticale. L'elaboration d'une technique originale de visualisation des ondes internes nous a permis de monter qu'il y avait un accord remarquable entre la lee wave generee par une sphere pour f>1. 5 et la theorie lineaire. Mais la contribution la plus importante de cette these reside dans l'etude des ondes emises par le sillage turbulent. Nous avons mis en evidence que les structures coherentes, liees aux instabilites du sillage, generent des ondes internes instationnaires spatialement aleatoires. Nous avons decouvert que pour f>4. 5 ces ondes dominent le champ d'onde, alors que la lee wave est predominante pour 1. 5<f<4. 5

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Informations

  • Détails : 169 p.-[46] f. de pl

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 1992TOU30163
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