Melange turbulent a partir d'une source isolee : geometrie, cinetique et role de la diffusion

by CLAUDIA INNOCENTI

Doctoral thesis in Physique

Under the supervision of Emil Hopfinger.


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  • Abstract

    Cette etude experimentale a ete realisee afin de caracteriser l'evolution temporelle du melange d'un scalaire passif dans un fluide turbulent. Un scalaire est injecte dans le champ lointain d'un jet turbulent d'eau (re = 6000) a l'aide d'un tube dont le diametre est beaucoup plus petit que l'echelle integrale locale du jet principal. On peut etudier les differentes etapes du melange en observant le champ de concentration a differentes distances de la sortie du tube d'injection (de zero a une echelle integrale). En utilisant la fluoresceine (sc = 2000), on peut visualiser le scalaire sur un plan par fluorescence induite par laser et mesurer l'evolution du volume occupe et la geometrie de l'interface scalaire-eau claire. En particulier on trouve que la geometrie de la distribution du scalaire depend fortement du niveau du seuil de concentration choisi. De techniques de mesure de la concentration locale, nous on permis de calculer les pdfs et les spectres de puissance pour deux types de scalaire : fluoresceine et temperature (sc = 7). Dans le deux cas, le pdfs sont bien decrites par une loi exponentielle, dont l'argument decroit lineairement avec le temps (d'autant plus rapidement que la diffusivite est forte). L'evolution des spectres de puissance montre par contre une difference entre les deux cas : dans un domaine d'echelles contenu dans la plage inertielle, on observe une pente (-1) tres nette dans le cas de la fluoresceine pour tous les temps consideres, tandis que, pour la temperature, la pente spectrale passe, de facon continue, de (-1) a (-5/3) en augmentant le temps. Pour interpreter nos resultats experimentaux (et en particulier la forme exponentielle des pdfs), nous proposons un modele base sur la representation du champ de concentration comme un ensemble de paquets, soumis au champ des etirements induit par la turbulence sous-jacente.

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Informations

  • Details : 177 P.
  • Annexes : 56 REF.

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