La spirale turbulente : motif de grande longueur d'onde dans les écoulements cisaillés turbulents

par Arnaud Prigent

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Paul Manneville.

Soutenue en 2001

à Paris 11 .


  • Résumé

    Cette thèse est consacrée à l'étude expérimentale de la spirale turbulente, le régime de coexistence laminaire-turbulent en forme d'hélice observé dans l'écoulement de Taylor-Couette, l'écoulement cisaillé entre deux cylindres coaxiaux. A cette fin nous avons réalisé un écoulement de Taylor-Couette aux dimensions inégalées. Nous montrons que la spirale turbulente est un motif de grande longueur d'onde devant l''ecartement des cylindres et ne peut exister si le rapport d'aspect azimutal est inférieur à 50. Nous révélons pour la première fois, l'existence d'un régime équivalent, partageant les mêmes propriétés d'un point de vue qualitatif et quantitatif, dans l'écoulement de Couette plan, l'écoulement cisaillé entre deux parois planes circulant à vitesses égales mais opposées, pourvu que ses rapports d'aspect soient suffisamment grands. Ceci nous incite à considérer la spirale turbulente comme la manifestation propre à l'écoulement de Taylor-Couette d'un motif de coexistence laminaire-turbulent ordonné de grande longueur d'onde générique des écoulements cisaillés. . .

  • Titre traduit

    Spiral turbulence : long wavelength pattern within turbulent shear flows


  • Résumé

    An experimental study of the spiral turbulence, the helix shaped laminar-turbulent coexistence regime of the Taylor-Couette flow (the shear flow between two independently rotating coaxial cylinders), is reported. For this purpose an apparatus with unequalled dimensions has been built. It is shown that spiral turbulence is a large wavelength pattern compared to the gap size between cylinders which can't be observed when the azimuthal aspect ratio is lower than 50. It is revealed for the first time that this regime has an equivalent in plane Couette flow, the shear flow between plates moving at the same speed but in opposite directions, provided that it has large enough aspect ratios. This result inclines us to consider spiral turbulence as the characteristic expression of the Taylor-Couette flow of a striped laminar-turbulent coexistence pattern common to shear flows. Studying its emergence from the fully turbulent flow, one may notice that the pattern appears progesssively, following the same scenario in both flows. . .

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Informations

  • Détails : 131 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.119-124

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  • Cote : M/Wg ORSA(2001)263

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  • Cote : 01 PA11 2263
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