Thèse soutenue

Etude de l'évolution spatio-temporelle d'un jet tournant tridimensionnel à masse volumique variable
FR
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Bastien Di pierro
Direction : Malek AbidMuriel Amielh
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique et Physique des Fluides
Date : Soutenance le 08/11/2012
Etablissement(s) : Aix-Marseille
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille)
Jury : Président / Présidente : Olivier Simonin
Examinateurs / Examinatrices : Malek Abid, Muriel Amielh, Olivier Simonin, Maurice Rossi, Marc-Étienne Brachet, Jean-Marc Chomaz, Marc Medale
Rapporteurs / Rapporteuses : Maurice Rossi, Marc-Étienne Brachet

Résumé

FR  |  
EN

La dynamique instable des jets tournants est étudiée, en tenant compte des variations de masse volumique au sein de l'écoulement. Un code de simulation numérique directe permettant de résoudre les équations de Navier-Stokes à masse volumique variable a été développé, en utilisant une méthode originale et efficace pour résoudre le champs de pression. Analytiquement, deux modes instables bidimensionnels ont été mis en évidence, et sont identifiés comme des modes de Couette-Taylor et de Rayleigh-Taylor, ainsi qu'un troisième mode tridimensionnel, du à un couplage de vitesse. La dynamique instable de cet écoulement résulte d'une compétition entre ces trois modes, et les simulations numériques montrent que ces modes perdurent non linéairement. Ensuite, le comportement spatio-temporel de cette instabilité est étudiée par simulation numérique directe, et il a été montré qu'il existe une transition vers des modes absolument instables, sous l'effet du rapport de densité s ainsi que du taux de rotation q. Cette dynamique est également étudiée expérimentalement au travers de plusieurs méthodes de mesures, et la présence de mode globaux auto-entretenus est mise en évidence qui sont en bon accord avec les résultats numériques. Finalement, le phénomène de l'éclatement tourbillonnaire est étudié, et montre le rôle prépondérant de la viscosité réelle. En effet, l'éclatement tourbillonnaire est un mécanisme permettant de soulager le système de l'intensification de la vorticité, au travers de la viscosité, alors qu'il n'apparaît pas en traitant les équations d'Euler tronquées.