Mesure acoustique de vitesse lagrangienne dans un jet d'air turbulent

par Philippe Gervais

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides et transferts

Sous la direction de Christophe Baudet et de Yves Gagne.

Soutenue en 2005

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .

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  • Résumé

    Le but de cette thèse est l'étude expérimentale de la turbulence dans un jet d'air du point de vue lagrangien. Le repérage des particules fluides a été fait à l'aide de bulles de savon de diamètre millimétrique, gonflées à l'hélium pour que leur densité soit celle de l'air. Un système de mesure original, basé sur l'effet Doppler acoustique, a permis de mesurer simultanément les trois composantes du vecteur vitesse des bulles. La dynamique temporelle et spatiale utile donne accès à l'essentiel de la gamme inertielle. Les composantes de vitesse ont des densités de probabilité gaussiennes, et sont statistiquement indépendantes entre elles. Les autocorrélations ont des formes très proches d'une exponentielle. Les deux composantes transverses sont indiscernables, mais diffèrent de la composante longitudinale. L'utilisation d'un écoulement avec une vitesse moyenne a autorisé la mesure simultanée de vitesses eulériennes. Les densités de probabilité des vitesses lagrangienne et eulérienne ont été trouvées très proches. Le temps intégral est plus faible dans le cas eulérien, à position dans le jet donnée. L'intermittence, mesurée par le facteur d'aplatissement des incréments de vitesse, est plus prononcée dans le cas lagrangien, avec un domaine inertiel plus restreint. D'autre part, une intercorrélation significative existe entre les composantes longitudinales de vitesse lagrangienne et eulérienne, mais pas entre composantes transverse et longitudinale. Ceci suggère que le mécanisme sous-jacent a une origine non purement scalaire.


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    Acoustical Lagrangian velocity measurement in a turbulent air jet


  • Résumé

    The aim of this work is the experimental study of turbulence in an air jet from the lagrangian viewpoint. Fluid particle tracking is achieved by injection of small helium-filled soap bubbles, density-matched with air. The three components of the bubble velocity vector have been measured by a new measurement method, based on the acoustical Doppler effect. A substantial part of the inertial range is resolved. Velocity components have gaussian density probability functions, and are statistically independent with one another. Velocity autocorrelation are weIl fitted by an exponential function. Transverse components are indistinguishable, but differ from the longitudinal one. As ajet has a mean velocity, simultaneous hot-wire measurement were possible. Lagrangian and Eulerian velocity probability density functions are very close to each other. Integral time scale is shorter for the eulerian case, for a given location in the flow. Intermittency is more pronounced in the Lagrangian case, with a smaller inertial range. A significant cross-correlation between Lagrangian and Eulerian longitudinal velocities has been found. No correlation exists between transverse Lagrangian and longitudinal Eulerian components. This sugessts that a proper modeling of this phenomenon is likely to be non purely scalar.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (176 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 173-176

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/GRE1/0060
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS05/GRE1/0060/D
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