Transition des écoulements cisaillés libres à densité variable

par Jérôme Fontane

Thèse de doctorat en Dynamique des fluides

Sous la direction de Laurent Joly.

Soutenue en 2005

à Toulouse, INPT .


  • Résumé

    Ce travail s'intéresse à la transition des écoulements cisaillés libres à densité variable, incompressibles et non-pesants. Dans ces conditions, les inhomogénéités de masse modifient la dynamique rotationnelle locale par l'action du couple barocline qui agit comme un terme source/puits de vorticité. Ces phénomènes intenses se traduisent pour les jets axisymétriques légers par une transition vers la turbulence particulière, avec l'apparition d'éjections latérales spectaculaires. Nous présentons d'abord le système d'équations régissant la dynamique de ces écoulements. Dans un deuxième temps, une étude expérimentale des jets latéraux permet de compléter les conclusions des travaux antérieurs sur le sujet. Puis, une étude de stabilité 2D montre que les caractéristiques du mode primaire du jet rond sont sensibles aux effets de densité et à la forme des profils initiaux de vitesse et de masse volumique. Enfin, une analyse de stabilité 3D des couches de mélange à densité variable révèle que l'instabilité barocline secondaire de type Kelvin-Helmholtz découverte par Reinaud, Joly et Chassaing (2000) est potentiellement la plus amplifiée au-delà d'un contraste de densité critique à grand nombre de Reynolds et à nombre de Schmidt infini.

  • Titre traduit

    Transition of variable-density free shear flows


  • Résumé

    This work focuses on the transition stage of incompressible, buoyancy-free and variable-density free-shear flows. In this case, mass variations modify the local-rotational dynamics under the action of the baroclinic torque acting as a sink/source term in the vorticity equation. The spectacular side jets occurring in the transition stage of round light jets are an illustration of these intense phenomena. First, we present the equation governing the dynamics of these flows. Secondly, an experimental study of the side jets completes the results of existing work. Then, a 2D stability study shows that the round jet primary mode is sensitive to both the density effects and the shape of the initial density and velocity profiles. Finally, a 3D stability analysis reveals that the secondary baroclinic instability of Reinaud, Joly and Chassaing (2000) is potentially the most amplified beyond a critical value of the density contrast for large Reynolds and infinite Schmidt numbers.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (x-145 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. [89]-93

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  • Bibliothèque : Université de Montpellier. Bibliothèque du LMGC.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH-FON-2005
  • Bibliothèque : Ecole nationale supérieure d'électrotechnique, d'électronique, d'informatique, d'hydraulique et des télécommunications. Bibliothèque centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 05INPT045H/2
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