Étude expérimentale et théorique d'une turbulence homogène soumise à des effets couplés de rotation et de déformation plane

Experimental and theoretical investigation of a homogeneous turbulence subjected to coupled effects of plane strain and rotation

• Auteur / Autrice : Jean-Pierre Benoit
• Direction : Jean Mathieu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1992
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cisaillement (mécanique)

Anisotropie

Turbulence

Mots clés libres

Spectre énergie

Energy spectra

Résumé

L'étude théorique des caractéristiques anisotropes d'une turbulence homogène soumise à des gradients moyens plans est abordée dans l'espace spectral. Différents couplages du taux de rotation/déformation sont examinés de part et d'autre du cas central de cisaillement pur. La résolution du problème linéaire est réalisée sur l'équation du spectre de la fluctuation de vitesse. La solution numérique est détaillée dans le cas des écoulements elliptiques afin de faire le lien avec les études de stabilité de ces écoulements périodiques. L'approche non linéaire porte sur l'équation du tenseur spectral d'ordre 2. Une fermeture du type EDQNM est utilisée pour décrire l'évolution des corrélations triples. Le calcul du terme non linéaire de l'équation de Craya est simplifié en utilisant une décomposition en harmoniques sphériques pour le tenseur d'ordre 2. L'étude expérimentale, menée parallèlement, fournit les évolutions anisotropes des tensions de Reynolds pour les cas de couplage suivants: déformation pure plane, déformation dominante, cisaillement pur et rotation dominante. Les résultats linéaires donnent les tendances de l'anisotropie. Par contre, le calcul non linéaire se heurte à un problème de réalisabilité du tenseur spectral. Cet écueil tend à prouver que le degré de troncature des séries d'harmoniques sphériques, choisi égal à 2, pour une simplification de la modélisation, est trop bas