Analyse du champ scalaire au sein d'un jet turbulent axisymetrique a densite variable

Scalar field analysis in an axisymmetric turbulent jet with strong density variations

• Auteur / Autrice : Jean-François Lucas
• Direction : Fabien Anselmet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vélocimétrie laser Doppler

Jets

Turbulence

Résumé

Ce travail consiste en l'etude experimentale de jets turbulents axisymetriques a densite variable et, plus particulierement, en l'analyse fine des proprietes de couplage des champs de vitesse et de concentration. Nous etudions un jet de tube, vertical et ascendant, faiblement confine dans un co-courant d'air de vitesse tres faible. La variation de densite est obtenue par de l'helium, a temperature ambiante, s'epanouissant dans de l'air a temperature ambiante (rapport initial des masses volumiques de 0. 14). Le jet d'air legerement chauffe fournit un traceur passif (sans variation de masse volumique importante), ce qui joue le role de reference. Nous combinons la velocimetrie laser doppler et l'anemo-thermometrie a fil chaud : la premiere technique mesure simultanement deux composantes de la vitesse, tandis que la seconde delivre une tension liee a la vitesse et a la concentration. Un systeme permettant le declenchement simultane des acquisitions a ete elabore. Apres calibration appropriee de la sonde a fil chaud, on obtient notamment les flux turbulents de concentration. Nos resultats permettent de mieux comprendre les mecanismes de melange dans la zone initiale de developpement du jet ou les gradients sont les plus forts. Ainsi, plus le gaz ejecte est leger, plus son melange est rapide. Les fonctions de densite de probabilite et les moyennes conditionnelles permettent une analyse plus fine du couplage, revelant, pour le jet d'helium, la presence inattendue d'helium presque pur a basse vitesse. De plus, dans ce cas, le terme axial de l'energie cinetique de la turbulence est attenue au profit des composantes radiales. De nombreuses applications industrielles constituent une des finalites de cette recherche, menee depuis plusieurs annees en liaison avec edf, gdf, la snecma et l'ineris. L'interet fondamental vise a fournir des elements precis de la physique sous-jacente et a aider a la mise au point de modeles de turbulence bien adaptes.