Action et reaction entre etirement et rotation, du laminaire au turbulent

par Bruno Andreotti

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Yves Couder.

Soutenue en 1999

à Paris 7 .

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  • Résumé

    La dynamique turbulente peut etre interpretee en termes d'interaction entre deux composantes : l'etirement, qui correspond a la convergence (ou a la divergence) locale des lignes de courant, et la rotation. L'action de l'etirement sur la rotation est simple et bien connue : la rotation est amplifiee selon une direction d'etirement et reduite selon une direction de compression. L'etude de la retroaction de la rotation sur l'etirement est menee experimentalement, en considerant des ecoulements dont la geometrie contraint des interactions particulieres entre etirement et rotation. Un mecanisme robuste de retroaction est mis en evidence dans trois experiences : si l'etirement amplifie la rotation, la rotation a tendance a reduire l'etirement. Ce mecanisme est lie au fait que le gradient de pression, dans une region en rotation perturbee, ne peut compenser completement la force centrifuge, et tend a ramener l'ecoulement vers un etat localement bidimensionnel. L'action et la reaction entre etirement et rotation se manifestent dans la stabilite relative des ecoulements domines par la rotation par rapport aux ecoulements domines par l'etirement. L'instabilite d'un ecoulement hyperbolique est mise en evidence et caracterisee experimentalement. Au-dessus d'un seuil donne par la geometrie, se forme une allee de tourbillons alternes, alignes selon la direction d'etirement. Une fois les tourbillons formes, on observe en leur sein une reduction de l'etirement. Symetriquement, la stabilite d'un tourbillon etire de nombre de reynolds turbulent est etudiee en analysant les proprietes des fluctuations de vitesses au voisinage de celui-ci. Une depletion de la tendance a l'etirement, signature, en turbulence, d'une cascade d'energie, est observee. Il est montre, en guise de conclusion, comment une reformulation probabiliste de mecanismes dynamiques simples, comme ceux regissant l'interaction entre etirement et rotation, pourrait conduire a une modelisation de la dynamique turbulente.

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Informations

  • Détails : 299 p.
  • Annexes : 296 ref.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • Accessible pour le PEB
  • Cote : TS1999
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