Contribution a l'etude des jets turbulents axisymetriques a masse volumique variable

par JOEL PAGE

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de ISKENDER GOKALP et de Brahim Sarh.

Soutenue en 1998

à Orléans .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Cette etude experimentale est une contribution a l'amelioration des connaissances de l'influence de la variation de la masse volumique sur le developpement des champs dynamique et scalaire de jets turbulents axisymetriques de gaz se developpant dans un co-courant d'air. Les differents gaz etudies sont l'helium, le methane, l'air et le co#2, donnant respectivement le rapport des densites suivant : 7,2 ; 1,8 ; 1 et 0,667. Le rapport des vitesses entre le jet et le co-courant est maintenu constant (0,075). Les jets de gaz, issus d'un tube circulaire, debouchent dans un caisson de melange. La determination complete, tant axiale que radiale, du champ dynamique (vitesses moyennes, variances, moments d'ordre 3 et 4) a ete faite grace a la velocimetrie doppler laser a deux composantes, ceci en apportant un soin tout particulier a l'optimisation du systeme d'ensemencement (generation d'un brouillard de gouttelettes d'huile d'olive ayant un diametre de 1,5 m). L'influence de la variation de densite est notable sur toutes les grandeurs mesurees. Les jets de gaz se melangent plus vite avec le co-courant d'air que les jets de gaz lourds. La connaissance du champ dynamique instantane nous a permis, a partir de programmes de calcul des densites spectrales d'energie (bases sur une methode par intervalles exacts et des transformees de fourier rapides) d'obtenir des spectres pour chacune des positions axiales explorees. Ainsi, nous avons pu en deduire les echelles caracteristiques de la turbulence dans nos jets a masse volumique variable (macro-echelle de longueur, echelle de taylor et de komogorov), ainsi que d'autres grandeurs importantes (taux de dissipation de l'energie cinetique de la turbulence, nombre de reynolds turbulent et macro-echelle de temps). L'influence du rapport des densites est egalement notable sur ces grandeurs. Enfin, un exploration du champ scalaire a ete realisee par la technique de la diffusion de la lumiere par effet rayleigh induit par laser sur les memes gaz. Nous avons alors obtenu pour chaque gaz les evolutions longitudinales et radiales de la fraction molaire, pour ensuite en deduire l'evolution de la fraction de melange ainsi que celle de la masse volumique.


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Informations

  • Détails : 222 P.
  • Annexes : 145 REF.

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