Étude numérique et expérimentale de tourbillons de sillage proches d'une surface libre

Numerical and experimental study of wake vortex near the free surface

• Auteur / Autrice : Elie Rivoalen
• Direction : Serge Huberson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Le Havre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tourbillons (mécanique des fluides)

Dynamique des fluides

Sillage (dynamique des fluides)

Résumé

Ce travail a pour objet l'étude numérique et expérimentale d'un appendice de navire et de son sillage situes près de la surface de l'eau. Des méthodes intégrales sont utilisées pour modéliser l'écoulement incompressible de fluide parfait sous la surface libre. Les zones rotationnelles sont modélisées en utilisant une discrétisation particulaire en description lagrangienne du sillage tourbillonnaire. Dans ce cadre des développements théoriques sur le traitement non linéaire du sillage ont été menés. On introduit un premier modèle de diffusion tridimensionnel du rotationnel : il associe un déplacement déterministe des particules suivant la direction donnée par la composante locale du tourbillon et une méthode intégrale suivant les deux autres directions. Un second modèle permet de traiter une perturbation périodique imposée au sillage tourbillonnaire par un traitement asymptotique des différents termes intervenant dans l'équation d'Helmholtz. Ces deux modelés permettent d'ores et déjà d'envisager d'autres applications. L'étude expérimentale de l'écoulement a surface libre près d'un profil immerge en canal hydrodynamique nous a amenés à développer un dispositif optique de mesure de surface libre (mesure locale et non intrusive en régime instationnaire). Les résultats expérimentaux sont en bon accord avec les simulations numériques