Etude expérimentale des structures cohérentes d'une couche de mélange plane turbulente de fluide incompressible

An experimental study of the coherent structures of a plane turbulent mixing layer of incompressible fluid

• Auteur / Autrice : Stéphane Bellini
• Direction : Jean-Paul Bonnet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1991
• Etablissement(s) : Poitiers

Résumé

Le but de ce travail est de continuer a une meilleure connaissance des mouvements organises dans les ecoulements turbulents. L'ecoulement etudie est de type couche de melange. Des mesures sont realisees dans la zone turbulente pleinement developpee par l'utilisation de peigne de sondes a fils chauds pouvant mesurer une ou deux composantes de vitesse. Les donnees ainsi recueillies sont traitees d'une part par deux voies complementaires concernant l'aspect morphologique des structures et d'autre part par un traitement conditionnel qui contribue a l'analyse des equations de leur evolution. Par ailleurs, quelques visualisations sont obtenues a l'aide d'un laser a impulsion. La generation de pseudo-visualisations, realisees a partir du champ de vitesse longitudinal, fournit des coupes spatio-temporelles de l'ecoulement qui mettent en evidence les deux structurations principales de l'ecoulement. Une analyse spectrale a partir de spectres bi-dimensionnels permet la determination des longueurs d'onde qui sont associees aux gros tourbillons bi-dimensionnels et aux paires de tourbillons contra-rotatifs. Par ailleurs, un procede de detection delocalisee des structures coherentes est mis en uvre. Cette detection permet de distinguer les caracteristiques morphologiques qui leur sont associees. Des moyennes conditionnelles sont alors calculees pour des configurations differentes. La physique des structures coherentes est analysee par l'application des decompositions double et triple qui font ressortir la participation des structures a travers la composante coherente