Anémométrie fil chaud à température variable : application à l'étude d'une couche de mélange anisotherme

par Elhadji Malick Ndoye

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides et thermique

Sous la direction de Eva Dorignac et de Joël Delville.

Soutenue en 2008

à Poitiers , en partenariat avec Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées (autre partenaire) .


  • Résumé

    Le couplage vitesse-température est étudié au sein d’une couche de mélange anisotherme avec une nouvelle technique d’anémométrie fil chaud à température de fil variable (PCTA) qui permet des mesures simultanées de vitesse et de température en un pont avec un fil unique. Elle repose sur la variation périodique du coefficient de surchauffe du fil. Une procédure d’étalonnage spécifique et une méthode de traitement du signal basée sur les algorithmes de Levenberg-Marquardt ont été mises au point. La technique est validée par comparaison avec les méthodes classiques de l’ane��mométrie à fil chaud, température constante (CTA) et courant constante (CCA) dans une configuration d’écoulement anisotherme. La couche de mélange est étudiée pour différentes conditions initiales en termes de gradients de vitesse et de température. Le comportement propre du champ de température est mis en évidence et analysé en relation avec celui du champ de vitesse à travers des grandeurs moyennes comme la forme des profils transversaux, l’expansion, la dissymétrie, puis à travers le comportement des fluctuations turbulentes. Les densités de probabilité de la température sont de type « marching » dans la région de développement et « non marching » dans la région de similitude. Le synchronisme des mesures vitessetempératurepermet une analyse fine des interactions des fluctuations de vitessse et de température dans le mélange turbulent : des corrélations, des probabilités conditionnellles et une analyse en quadrant, confirment la prédominance, dans le flux de chaleur turbulent, des éjections aux points selles des régions inter-tourbilonnaires.

  • Titre traduit

    Variable temperature hot wire anemometry applied to the study of a non-isothermal mixing layer


  • Résumé

    The coupling of the velocity and temperature dynamics are studied in a non-isothermal mixing layer air flow using principally a new variable temperature hot wire anemometry method (PCTA), designed and implemented for the simultaneous measurement of velocity and temperature at the same point with a single wire. It relies on periodically varying the overheat ratio of the wire. Specific calibration procedure and signal processing method based on Levenberg-Marquardt algorithms are proposed. The technique is validated through comparisons with measurements by classical hot wire methods constant temperature (CTA) and constant current (CCA) in non-isothermal flow configuration. The mixing layer has been studied inseveral conditions as regards the inlet conditions in velocity and temperature gradients. The thermal field development was found to follow a specific behaviour as compared to that of the velocity field in terms of transverse profiles shape, dependency on the shear stress coefficientand the Reynolds number, thickness, expansion, and dissymetry across the longitudinal axis. Temperature probability density functions were found to be « non marching » in the devlopment region and « marching » in the self-similarity region. The synchronism of the velocity-temperature measurements made possible a fine analysis of the velocity and temperature fluctuation interactions in the turbulent mixing process : correlations, conditional probability density functions and quadrant analysis point out the dominance of the saddle-point ejections in the eddy heat flux.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XXVI-340 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 136 réf.

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH-NDO-2008
  • Bibliothèque : Université de Poitiers. Service commun de la documentation. Section Sciences, Techniques et Sport.
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