Contribution à l'étude numérique des écoulements en rotation avec parois : application au système de Taylor-Couette

par Olivier Czarny

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Eric Serre et de Patrick Bontoux.

Soutenue en 2003

à Aix-Marseille 2 .


  • Résumé

    Depuis les travaux pionniers de Taylor (1923), le système de Taylor-Couette a fait l’objet de nombreuses études, La plupart s’étant limitées au cas de grands rapports d’aspect (supposé infinis), ou au cas rotor-stator où seul le cylindre interne est en rotation. La mise en rotation de la paroi externe rend plus complexes les structures tourbillonnaires, et la diminution du rapport d’aspect modifie le scénario de transition vers la turbulence. Ces cas moins bien documentés constituent l’objet de notre étude. L’outil d’investigation est une simulation numérique directe (DNS) de haute précision, basée sur une approximation spectrale de la solution et des algorithmes performants. Les calculs tridimensionnels instationnaires ont mis en évidence des écoulements de type «Wavy Vortex» ou «InterPenetrating Spirals» dans le cas de parois contrarotatives. La DNS a permis une analyse fine du comportement spatiotemporel des structures et des effets des parois terminales

  • Titre traduit

    Contribution to the numerical studies of rotating flows with walls : the Taylor-Couette system


  • Résumé

    The Taylor-Couette system has been investigated experimentally and numerically in great detail since Taylor’s pioneering work in 1923. Most of the studies dedicated to this topic considered cavities of small aspect ratio. They have particularly focused on the rotor-stator configuration with a fixed outer cylinder. The rotation of the outer cylinder in addition to that of the inner cylinder results in more complex vortical structures; furthermore decreasing the aspect ratio changes the transition to turbulence. These cases, that have not been much studied, are the topic of this work. We use 3D direct numerical simulation based on a spectral approximation that has been shown to be efficient for the complex development of rotating flows with walls. The method is coupled to efficient algorithms. In the couter-rotating case, we found complex spiral and wavy vortex flows. DNS allowed a precise analysis the endwalls effect and of space-and-time behaviour of the vortical structures.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (151 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. : p. 145-151

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Aix-Marseille (Marseille. Luminy). Service commun de la documentation. Bibliothèque de sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Institut d'Alembert-Bibliotheque de Mecanique..
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : CZAR 690
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.