Etude expérimentale et modélisation du sillage d'un tore à bas nombre de Reynolds

par Thomas Leweke

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides

Sous la direction de LOUIS BOYER.

Soutenue en 1994

à Aix-Marseille 1 .


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  • Résumé

    Cette these est consacree a l'etude des allees de vortex dans le sillage d'obstacles toriques de grands rapports d'aspect pour des nombres de reynolds entre 45 et 400. L'interet de la geometrie du tore reside dans l'absence d'effets de bord, qui peuvent fortement influencer le sillage derriere les obstacles cylindriques. Dans le regime periodique du sillage, l'etude experimentale en soufflerie montre l'existence de modes discrets de l'allee de vortex sous forme d'anneaux ou d'helices de vorticite. Les mesures de phase, d'amplitude et de frequence des fluctuations de vitesse, qui caracterisent ces modes, sont comparees aux previsions du modele dynamique de ginzburg-landau, qui a ainsi pu etre valide dans un grand intervalle du nombre de reynolds. Ce modele permet ensuite d'identifier de facon qualitative et quantitative deux instabilites secondaires de l'allee de vortex: 1) l'instabilite d'eckhaus des modes en helices pour des faibles nombres de reynolds qui a ete observee de facon precise pour la premiere fois dans cette etude; 2) l'instabilite de benjamin-feir pour tous les modes periodiques aux grands nombres de reynolds, precedant la transition a la turbulence classique dans le proche sillage. L'etude experimentale sur les tores et le modele de ginzburg-landau donnent un grand nombre de nouveaux renseignements sur les sillages en general, concernant leur dynamique et leur tridimensionnalite a faible nombre de reynolds et leur transition vers la turbulence

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