Analyse physique de mécanismes de transition tridimensionnelle dans le sillage d'un cylindre circulaire par simulation directe

• Auteur / Autrice : Juliette Allain
• Direction : Marianna Braza
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écoulement tridimensionnel

Écoulement bidimensionnel

Navier-Stokes, Équations de -- Solutions numériques

Modélisation tridimensionnelle

Résumé

Notre étude propose d'utiliser les équations de Navier-Stokes tridimensionnelles afin d'analyser les étapes successives de l'écoulement autour d'un cylindre circulaire : de l'état bidimensionnel à l'état tridimensionnel. Au delà de la première bifurcation caractérisant le mode alterné de Von-Kàrmàn, nous étudions l'origine de l'apparition de phénomènes tridimensionnels dans le sillage, pour des nombres de Reynolds modérés compris entre 220 et 340. La simulation directe permet de détecter un premier mode ondulatoire transversal (ou mode A) par amplification de la troisième composante de vitesse. On examine une modification naturelle pouvant survenir au-delà du mode A : le phénomène de dislocation. A de plus hauts nombres de Reynolds, l'installation d'un autre mode ondulatoire transversal (ou mode B) est analysé. Une fois le premier mode ondulatoire transversal détecté par simulation directe, on explique son apparition à travers des théories de stabilité plus simplifiés. Enfin, les équations d'oscillateur global, comme les modèles de Landau et de Ginzburg-Landau, permettent de dissocier les phénomènes linéaires et non-linéaires des processus physiques obtenus par simulation. En prenant en compte les aspects temporels et spatiaux, nous qualifions la nature supercritique de l'instabilité au passage au mode B et quantifions le nombre de Reynolds critique associé.