Etude experimentale de jets turbulents axisymetriques a densite variable. Analyse des proprietes statistiques des echelles du champ dynamique

Experimental study of axisymmetric turbulent jets with density variations. Statistical properties analysis of velocity scales

• Auteur / Autrice : Laurence Pietri
• Direction : Fabien Anselmet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2

Résumé

L'effet des variations de masse volumique sur la structure fine de la turbulence dans les jets est analyse de maniere experimentale. La configuration adoptee est celle d'un jet de tube axisymetrique, vertical et ascendant, faiblement confine dans un co-courant d'air de vitesse tres basse. Dans la situation etudiee d'un jet d'helium s'epanouissant dans l'air, le rapport initial des masses volumiques est de 0. 14. Le cas du jet d'air, a temperature ambiante ou legerement chauffe (contaminant passif) servant de base de comparaison , est aussi traite. Les techniques de mesure utilisees sont la velocimetrie laser doppler et la thermometrie a fil froid. Un systeme de mesure simultanee de vitesse et de temperature a ete elabore. Le traitement de ces mesures fournit notamment les flux turbulents de chaleur et les probabilites conditionnelles de temperature. L'examen de ces resultats permet de mieux comprendre les mecanismes de melange dans le jet. Une analyse fine du champ dynamique est aussi realisee a partir des acquisitions de vitesse par vld grace a l'etude des spectres et fonctions de structure. L'investigation est limitee ici aux echelles superieures a la micro-echelle de taylor a cause des taux d'acquisitions plus ou moins eleves des mesures de vitesse. Dans les ecoulements a masse volumique variable, il s'avere que le parametre fondamental reste le nombre de reynolds de la turbulence r#, de sorte que les proprietes statistiques des echelles de la turbulence ne dependent comme pour les ecoulements classiques que de ce parametre. Neanmoins, r# est lie aux caracteristiques de l'ecoulement, a savoir: le nombre de reynolds re#j, en sortie de buse, et le flux de quantite de mouvement initial m#j, dans la zone lointaine. Entre ces deux regions, il depend a la fois de re#j et m#j