Forçages, transfert d'énergie et structures cohérentes dans un écoulement turbulent de Von Kármán contrarotatif

Forcing modes, energy transfer and coherent structures in a counter-rotating Von Kármán turbulent flow

• Auteur / Autrice : Jean Titon
• Direction : Olivier Cadot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Énergétique
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Le Havre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Kármán, Theodore von (1881-1963)

Fluctuations (physique)

Tourbillons (mécanique des fluides)

Turbulence

Transfert d'énergie

Résumé

L'influence des filaments de basse pression sur les fluctuations de la puissance globale injectée dans un écoulement turbulent de Von Kármán contrarotatif est étudiée. La stratégie expérimentale consiste à piloter les servomoteurs actionnant les batteurs à vitesse angulaire constante ou à couple constant. Dans le premier cas, la régulation face aux forces de traînée turbulente se fait sur les couples délivrés. Dans le second, il s'agit d'un contrôle naturel de l'écoulement sur les dispositifs de forçage. On met ainsi en évidence l'influence du mode de forçage sur les fluctuations de la puissance injectée. L'analyse des mesures locales (vitesse et pression) montre que les propriétés des petites échelles des écoulements ainsi produits sont les mêmes. L'extraction de la moyenne de phase de la puissance injectée conditionnée par la détection d'un filament aboutit au scénario du transfert d'énergie associé. Un modèle expliquant les différences entre les deux modes d'injection est proposé.

The influence of low pressure filaments on the fluctuations of the global power injected in a Von Kármán turbulent flow is studied. The experimental strategy consists in operating the servomotors that drive the counter-rotating stirrers either at constant angular velocity or with a constant torque. In the first case, the regulating system responds to the turbulent drag forces by correcting the torque delivered. In the second case, there is a natural control of the flow on the forcing devices. The influence of the forcing modes on the fluctuations of the power injected is outlined by this method whereas the analysis of local quantities (velocity and pressure) show no differences in the small scale properties of the turbulent flows hence produced. Extracting the phase average of the injected power conditioned by the presence of a filament leads to the scenario of the corresponding energy transfer process. A model explaining the differences between the two injection modes is suggested.