Etude numerique de l'interaction tourbillons - onde acoustique

par DENIS TSCHUMPERLE

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de RAPHAEL RAJAONA.

Soutenue en 2000

à Le Havre .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Le travail a pour objet l'etude numerique de l'interaction entre un ecoulement et une onde acoustique dans l'eau. Lorsqu'une onde traverse une zone de vorticite de l'ecoulement, elle subit une diffusion. Il est alors possible en recueillant l'onde diffusee d'obtenir des renseignements interessants sur les ecoulement insonnes. Cette methode a ainsi ete utilisee experimentalement comme un moyen de mesure non-intrusif d'ecoulements tourbillonnaires ou turbulents. On developpe dans un premier temps la theorie de l'interaction entre une onde et un ecoulement. On se propose pour cela de resoudre le probleme de neumann associe par une methode integrale pour le calcul de la pression acoustique diffusee. On compare la methode avec celle decrite dans les travaux de lund et rojas qui proposent une formule analytique liant lineairement la vorticite et la pression diffusee dans l'espace de fourier, dans le cadre de l'approximation de born en champ lointain. Par comparaison avec les etudes experimentales, on explique comment on peut retrouver les caracteristiques essentielles de l'ecoulement dans le cas de l'allee de von karman, a l'aide d'une analogie avec les reseaux de diffraction optiques. On valide ensuite ces hypotheses avec le code de calcul developpe, dans le cas d'une allee obtenue a l'aide d'un modele analytique, ou a l'aide de codes de calcul d'ecoulement fondes sur une methode particulaire ou de volumes finis. La methode d'analyse est ensuite appliquee au cas du tourbillon seul. On montre qu'on peut remonter a la mesure des ses caracteristiques principales : taille, intensite et vitesse. On etudie ensuite le cas du tourbillon marginal derriere un profil d'aile tridimensionnel et on s'interesse enfin a un modele analytique d'ecoulement modelisant le sillage a l'arriere d'un sous-marin.


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Informations

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

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