Instabilites hydrodynamiques dues aux effets des forces centrifuges et de rotation

Hydrodynamical instabilities due to centrifugal and rotation forces

• Auteur / Autrice : Ahmed Aouidef
• Direction : José Eduardo Wesfreid
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

L'objet de cette these est d'etudier des instabilites hydrodynamiques induites par des forces de rotation ou par des forces de nature centrifuge. Cette etude sera illustree par la presentation de resultats theoriques et experimentaux de stabilite lineaire d'ecoulements stationnaires et instationnaires. Dans une premiere partie (ch i) nous nous sommes interesses a la stabilite d'un ecoulement de couche limite sur une paroi concave soumise a des effets de rotation. Les resultats theoriques, issus d'une methode integrale, montrent que l'ecoulement peut etre stabilise ou destabilise selon les valeurs du taux de rotation. Ces previsions theoriques sont confirmes par les experiences menees a l'e. P. F. L. (lausanne, suisse) par le groupe d'i. H. Rhyming. La seconde partie de cette these concerne l'etude de stabilite d'ecoulements pulses. Tout d'abord (ch ii), nous considerons la stabilite lineaire d'un ecoulement dans une geometrie de type taylor-couette ou les deux cylindres solidaires sont en rotation alternee. Nous montrons que le systeme considere est caracterise par deux parametres de controle que sont le nombre de taylor et la frequence adimensionnelle. Dans les regimes de basses et de hautes frequences l'ecoulements est restabilise et pour les valeurs intermediaires la courbe d'evolution du nombre de taylor critique en fonction de la frequence presente deux minima locaux. Ces resultats theoriques sont confirmes par les resultats experimentaux developpes en parallele tout au long de cette etude a l'e. S. P. C. I. . Enfin (ch iii), nous nous sommes interesses a la stabilite d'un ecoulement dans une enceinte rectangulaire en rotation alternee. Nous montrons dans ce probleme que les effets de la rotation non uniforme sont le moteur de l'ecoulement et sont aussi a l'origine de l'instabilite. Comme precedemment, ce probleme est decrit par deux parametres de controle (qui sont ici le nombre de reynolds et la frequence adimensionnelle). Dans les regimes de basses et de hautes frequences nous montrons que l'ecoulement est restabilise et pour les valeurs intermediaires nous avons decrit les reponses synchrones du systeme qui mettent en evidence des discontinuites dans l'evolution des grandeurs critiques en fonction de la frequence. Ces previsions theoriques sont en bon accord avec les resultats experimentaux dus a bolton & maurer de l'e. N. S.