Instabilité de Kelvin-Helmholtz en régime subsonique : développement spatial et conditions aux limites ouvertes

Kelvin-Helmholtz instability in subsonic regime : spatial development and open boundary conditions

• Auteur / Autrice : Dominique Astruc
• Direction : Jean Boisson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Euler, Équations d'

Instabilités hydrodynamiques

Problèmes aux limites

Jets

Entropie

Résumé

L'etude numerique d'un ecoulement de zone de melange subsonique, convectivement instable en theorie, est realisee avec differentes conditions aux limites ouvertes afin d'etudier les profondes modifications apportees par celles-ci. Dans un premier temps, grace a des simulations realisees avant la sortie des tourbillons et donc avant que les conditions aux limites ne perturbent l'ecoulement, nous avons pu a la fois valider l'outil numerique et etudier plusieurs aspects du developpement de l'instabilite comme son comportement global, sa courbe d'amplification, sa reponse en frequence et la croissance du mode sous-harmonique. Nous avons aussi mene une serie d'experiences en vue de lever l'incertitude sur l'echelle de longueur a considerer en l'absence d'echelle dans le profil de vitesse singulier utilise. L'etude du regime nominal, apres sortie des structures, a permis ensuite de caracteriser les quatre processus a l'origine du couplage aeroacoustique, responsable de la modification du developpement spatial de l'instabilite de kelvin-helmholtz: conversion d'une partie de l'energie cinetique des tourbillons en ondes de pression au passage de la frontiere de sortie, creation d'un champ de perturbations acoustiques, reconversion de certaines perturbations acoustiques en perturbations de rotationnel et amplification de ces perturbations par l'instabilite. Nous avons caracterise l'intensite ainsi que la structure spatio-temporelle du champ acoustique pour deux algorithmes de conditions aux limites differentes. Nous avons ensuite analyse l'influence de ce couplage sur le developpement de l'instabilite, en particulier sur sa frequence et sur son amplitude et note, en plus de l'auto-entretien, la suppression de la croissance du mode sous-harmonique pour les parametres geometriques du domaine utilise