Turbulence aÌ Haut Reynolds. Etude des intermittences inertielles et dissipative dans un jet et un eìcoulement de Von Karman cryogeìniques.

par Swapnil Kharche

Projet de thèse en MEP : Mécanique des fluides Energétique, Procédés

Sous la direction de Christophe Baudet.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble) , en partenariat avec Service des Basses Températures (laboratoire) depuis le 01-10-2017 .


  • Résumé

    La turbulence est un phénomène que l'on rencontre dans de nombreuses situations naturelles comme industrielles: la production d'énergie, les phénomènes météorologiques et environnementaux, dans les transports, dans la fusion magnétique, etc... Cette thèse, expérimentale, porte sur les aspects fondamentaux de la turbulence, en s'attachant à la compréhension de la dynamique des petites échelles et du phénomène appelé « intermittence ». La difficulté de compréhension de ce phénomène est liée au peu d'expériences disponibles pour l'étudier sur une large gamme d'échelles. Or les écoulements cryogéniques permettent justement des nombres de Reynolds très élevés, ouvrant ainsi une large gamme d'échelles, des échelles de forçage jusqu'aux échelles dissipatives en passant par les échelles inertielles. Dans ce travail, on utilisera des anémomètres à fil chaud: une thèse de doctorat a récemment démontré l'intérêt de ces capteurs à la fois dans l'hélium superfluide et dans l'hélium normal. Ces anémomètres seront améliorés en termes de fiabilité et de résolution (temps et espace), afin d'analyser les petites échelles des écoulements turbulents des expériences 'Hejet' et 'Shrek' au SBT. Ces deux installations atteignent des nombres de Reynolds inégalés avec des conditions de laboratoire bien définies. Hejet est un écoulement turbulent dit « ouvert » (c'est un jet libre), tandis que Shrek est une expérience 'confinée' (écoulement de Von Karman): ces deux expériences sont donc complémentaires du point de vue des processus de forçage/transfert/dissipation. C'est le deuxième principal intérêt de ce travail. Enfin, ces deux expériences peuvent également fonctionner avec de l'hélium superfluide, où la dissipation est décrite par le modèle à deux fluides de Landau, ouvrant ainsi un grand domaine d'études.

  • Titre traduit

    High Reynolds Turbulence: Study of inertial and dissipative intermittencies in jet and von karman cryogenic flows


  • Résumé

    Turbulence is a phenomenon encountered in many natural and industrial conditions: for energy production, meteorological and environmental aspects, in transportation, in fusion, etc... This experimental thesis deals with fundamental aspects of turbulence, primarily the understanding of dynamics of small scales and intermittency. The difficulty in understanding this phenomenon can be accounted by the very reduced number of experiments available to study it over a wide range of scales. Cryogenic flows allow very high Reynolds numbers, opening a wide range of scales, from the forcing to the dissipative scales, with a wide range of intermediate (inertial) scales. In this work, hot wire anemometers will be used in cryogenic flows: a recent PhD thesis has demonstrated the interest of these sensors both in normal and superfluid helium. These anemometers will be improved in reliability and resolution (both time and space), in order to analyze the small scales of the turbulent flows of the “Hejet” and “Shrek” facilities at SBT. These two facilities reach unsurpassed Reynolds numbers with well controlled laboratory conditions. In addition, Hejet is an “open” turbulent flow (a free jet), while Shrek is a “confined” turbulent flow (a Von Karman flow): they are complementary from the point of view of forcing/transfer/dissipative process. That is the second main interest of this work. Eventually, these flows can also run with superfluid Helium, where dissipation is described via the Landau two-fluid model, which opens a wide domain of studies.