Structure de l'ecoulement et melange dans le champ proche des jets coaxiaux

par HICHEM REHAB

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Emil Hopfinger.

Soutenue en 1997

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    Le present travail est une etude experimentale de l'ecoulement dans le champ proche des jets coaxiaux a fort rapport des vitesses initiales entre le courant annulaire et central. Les objectifs de l'etude sont de clarifier les mecanismes physiques qui gouvernent la dynamique de l'ecoulement et les regimes d'ecoulement. Deux regimes d'ecoulement sont identifies selon les valeurs du rapport des vitesses initiales comparee a une certaine valeur critique. Le premier regime est caracterise par un cone potentiel central dont la longueur est inversement proportionnelle au rapport des vitesses. Un modele d'entrainement base sur la conservation de la masse et le taux d'entrainement turbulent a travers les couches de melange permet d'expliquer et de predire la longueur du cone potentiel central. Le rapport des vitesses initiales represente le parametre cle de l'ecoulement. Au dela d'une valeur critique du rapport des vitesses, le cone potentiel central se brise et un ecoulement de recirculation s'installe. La bulle de recirculation qui se forme a un mouvement de precession a basse frequence et de large amplitude comparee au mode de jet. Le regime de recirculation favorise un melange precoce a la sortie des injecteurs par rapport au regime non recirculant. Les etapes de l'etablissement de la structure fine du melange dans ces jets sont analysees a l'aide d'un scalaire passif a gran nombre de schmidt. On distingue une etape de declenchement des instabilites de cisaillement, puis un processus de reduction des longueurs a etirement constant jusqu'aux echelles diffusionnelles. Le temps necessaire pour atteindre ces echelles depend du nombre de schmidt, et sa valeur elevee induit une pente anormale (-1) sur le spectre des fluctuations de concentration dans la gamme des echelles inertielles.


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  • Détails : 193 P.
  • Annexes : 100 REF.

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