Dynamique tourbillonnaire : application à l’impact environnemental de structures immergées

par Adrien Poupardin

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Jérôme Brossard.

Soutenue en 2012

à Le Havre .


  • Résumé

    L’étude a été menée expérimentalement. Les tourbillons sont créés par interaction d’une houle monochromatique avec une plaque plane horizontale, considérée comme générateur de tourbillons, ce qui permet de focaliser l’étude sur la dynamique tourbillonnaire. La caractérisation de l’évolution des tourbillons a été entreprise en deux et trois dimensions. L’étude bidimensionnelle a montré que les tourbillons générés en bord de plaque jouent un rôle très important dans la dynamique de l’écoulement autour de la plaque. L’écoulement moyen autour de la plaque est très différent de celui prédit par les modèles analytiques qui ne prennent pas en compte la dynamique tourbillonnaire. L’étude montre que les tourbillons générés alimentent deux cellules de recirculation, sous la plaque, qui mènent à la formation de deux points de stagnation au fond du canal. Ces points de stagnation peuvent conduire à de l’affouillement des fonds sédimentaires. De plus, de très fortes vitesses sont induites par l’advection des tourbillons et rendent l’écoulement autour de la plaque fortement asymétrique. Par ailleurs, pour décrire la déstabilisation tridimensionnelle des tourbillons nous avons représenté l’évolution spatio-temporelle des filaments tourbillonnaires. Ces représentations ont permis de montrer qu’il n’existe pas de longueurs d’onde caractéristiques de déformation des filaments tourbillonnaires. De plus, de fortes vitesses axiales ont été visualisées au cœur des tourbillons très tôt dans leur développement. Ces vitesses sont caractéristiques de fortes déstabilisations ainsi que d’éclatements tourbillonnaires.

  • Titre traduit

    Vortex dynamics : application to environmental impact of immersed structures


  • Résumé

    The study was performed experimentally. The vortices are generated by interaction between a monochromatic wave and a horizontal thin plate used as vortex generator. Their characterisation has been done in two and three dimensions. The two-dimensional vortex dynamics is characterized using PIV measurements. We observed the formation of downstream and upstream vortex pairs which are mutually advected toward the flume bottom and the free surface respectively. These evolutions are characterised through mean vortex trajectories computed thanks to λ2 criteria. It shows the presence of two stagnation point at the flume bottom due to the vortex pair advection and to the presence of two adjacent recirculation cells under the plate. These points would be a location of scouring phenomenon in the case of a sea bed. The three-dimensional vortex destabilisation has been studied thanks to the stereo-videography. The vortex cores are visualised with hydrogen micro bubbles generated at the edges of the plate by electrolysis. The deformation modes study, using a Fourier and a wavelet analysis, revealed that the deformation modes vary over the wave period. Strong axial velocity had been visualised on the vortex cores from the beginning of their development. These velocities are characteristics of strong destabilisations and vortex bursting.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2013 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Dynamique tourbillonnaire : application à l’impact environnemental de structures immergées

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (155 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 141-143

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université du Havre. Service commun de la documentation. Bibliothèque centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : STH 1007

Cette version existe également sous forme de microfiche :

  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Sciences de la Terre Recherche - cartothèque - CADIST.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 12 LEHA 0016
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.