Thèse soutenue

Etude des instabilites et des structures coherentes dans la zone de proche sortie d'un jet axisymetrique
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Auteur / Autrice : Ionut Danaila
Direction : Fabien Anselmet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1997
Etablissement(s) : Aix-Marseille 2

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Le developpement spatial et temporel de l'ecoulement de jet axisymetrique, libre, dans la zone de proche sortie, est etudie numeriquement et theoriquement pour de faibles nombres de reynolds. Les simulations numeriques directes (dns) sont realisees avec le code nekton, qui resout les equations de navier-stokes 3d, incompressibles, par une methode d'elements spectraux. L'ecoulement se destabilise spontanement, sans aucun forcage instationnaire, et devient instable via une bifurcation de hopf. Pour des nombres de reynolds legerement super-critiques, les modes helicoidaux m = + 1 et m = 1 dominent l'ecoulement. Une double decomposition en serie de fourier du champ instationnaire permet d'identifier les modes instables et les structures coherentes associees. Pour de grands nombres de reynolds super-critiques, le mode variqueux m = 0 est amplifie et son evolution suit le scenario <single high-reversed-9 quotation mark>classique<right single quotation mark> : enroulement des tourbillons de kelvin-helmholtz, appariements, apparition de filaments longitudinaux et reconnexions des anneaux. L'evolution de l'instabilite primaire pres de son seuil est analysee par une etude de stabilite faiblement non-lineaire qui decrit l'interaction entre les deux modes helicoidaux contra-rotatifs. Le systeme d'equations d'amplitude obtenu (modele de landau generalise, a l'ordre cinq) predit une dynamique complexe du jet, dans une plage tres restreinte (4%) de nombres de reynolds. Les predictions du modele theorique sont en tres bon accord avec les resultats des simulations directes.