Étude numérique de l'interaction tourbillons-onde acoustique

par Denis Tschumperle

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Dominique Rajaona.

Soutenue en 2000

à Le Havre .


  • Résumé

    Le travail a pour objet l'étude numérique de l'interaction entre un écoulement et une onde acoustique dans l'eau. Lorsqu'une onde traverse une zone de verticité de l'écoulement, elle subit une diffusion. Il est alors possible en recueillant l'onde diffusée d'obtenir des renseignements intéressants sur les écoulement insonnes. Cette méthode a ainsi été utilisée expérimentalement comme un moyen de mesure non-intrusif d'écoulements tourbillonnaires ou turbulents. On développe dans un premier temps la théorie de l'interaction entre une onde et un écoulement. On se propose pour cela de résoudre le problème de Neumann associé par une méthode intégrale pour le calcul de la pression acoustique diffusée. On compare la méthode avec celle décrite dans les travaux de Lund et Rojas qui proposent une formule analytique liant linéairement la verticité et la pression diffusée dans l'espace de Fourier, dans le cadre de l'approximation de Born en champ lointain. Par comparaison avec les études expérimentales, on explique comment on peut retrouver les caractéristiques essentielles de l'écoulement dans le cas de l'allée de Von Karman, a l'aide d'une analogie avec les réseaux de diffraction optiques. On valide ensuite ces hypothèses avec le code de calcul développent, dans le cas d'une allée obtenue à l'aide d'un modelé analytique, ou à l'aide de codes de calcul d'écoulement fondes sur une méthode particulaire ou de volumes finis. La méthode d'analyse est ensuite appliquée au cas du tourbillon seul. On montre qu'on peut remonter à la mesure de ses caractéristiques principales : taille, intensité et vitesse. On étudie ensuite le cas du tourbillon marginal derrière un profil d'aile tridimensionnel et on s'intéresse enfin à un modèle analytique d'écoulement modélisant le sillage à l'arrière d'un sous-marin.


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Informations

  • Détails : 210 p.
  • Annexes : 55 réf.

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