Etude tomographique des instabilités d'un jet axisymétrique à bas nombre de Reynolds par PIV et analyse des frontières

Tomographic study of the instabilities of an axisymmetric jet at low Reynolds number by PIV and border analysis

• Auteur / Autrice : Yassine Zaouali
• Direction : Jean-Paul Schon, Jacques Jay
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Images
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Saint-Etienne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Équations de Navier-Stokes -- Solutions numériques

Analyse numérique

Jets -- Fluides, Dynamique des

Résumé

L'étude développée dans ce mémoire constitue une contribution par des moyens numériques et expérimentaux à la caractérisation des écoulements de type jet. A partir du développement d'instabilités hydrodynamiques dans un écoulement de type jet axisymétrique libre évoluant à bas nombres de Reynolds, nous avons étudié plus précisément la transition à la turbulence. L'étude numérique consiste à une résolution numérique des équations de Navier-Stockes régissant les écoulements de type jet circulaire et isotherme en régime laminaire. Notre travail a été orienté particulièrement vers l'étude de l'influence des conditions d'émission du gaz à la section d'injection sur le comportement aérodynamique du jet. Nous présentons également des résultats concernant le champ de concentration. Dans la partie expérimentale, la technique de PIV et la visualisation des écoulements associée aux traitements d'images ont été utilisées afin d'étudier le champ de vitesse, les instabilités hydrodynamiques et la transition à la turbulence dans ce type d'écoulements. L'apparition des instabilités, à partir des modes sinueux et variqueux, et leur évolution vers l'état chaotique (turbulent) sont suivies en fonction du paramètre principal à savoir le nombre de Reynolds.

The study developed in this memory constitutes a contribution by numerical and experimental means to the characterization of the jet flow type. From the development of hydrodynamic instabilities in a free axisymmetry jet flow evolving at low Reynolds numbers, we more precisely studied the transition to turbulence. The numeric study is relative to a numeric resolution of Navier-Stockes equations governing circular and isotherm jet flow in laminar engine. Our work has been oriented particularly towards the influence of the emission conditions (at the nozzle exit) on the jet aerodynamic behavior. We also present results concerning the concentration field. In the experimental part, the PIV technique and the flow visualization associated with image processing were used to study the velocity field, the hydrodynamic instabilities and the transition to turbulence in this type of flows. In the sinuous and varicose modes, the appearance and of instabilities their evolution towards the chaotic state (turbulent) are followed according to the principal parameter, the Reynolds number.