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Thèse soutenue

Etude expérimentale du sillage d'un obstacle, en présence de combustion, dans un écoulement de canal turbulent pleinement développé : échelles de la turbulence et analyse critique des modèles de transport et de combustion

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Auteur / Autrice : Stéphane Sanquer
Direction : Pascal Bruel, Bruno Deshaies
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Énergétique
Date : Soutenance en 1998
Etablissement(s) : Poitiers

Résumé

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L'etude experimentale que nous presentons dans ce memoire de these concerne la caracterisation de la structure moyenne et instantanee des sillages inertes et reactifs se developpant derriere un obstacle place dans un canal alimente par de l'air ou par un premelange de propane et d'air. Cette etude se place dans le cadre de la validation et l'amelioration des codes de calcul et des modeles de turbulence incluant la separation des echelles coherentes et energetiques des echelles dissipatives a caractere isotrope et universel. L'ecoulement de canal en amont de la veine d'essai, ainsi que les ecoulements de sillages inertes et reactifs sont etudies au moyen d'un velocimetre doppler laser pour le champ de vitesse, de thermocouples pour le champ de temperature. Des traitements statistiques appropries fournissent les moments statistiques d'ordre 1 a 4, les fonctions densite de probabilite, les densite spectrale d'energie ainsi que les echelles de la turbulence. Nous nous interessons plus specifiquement aux modifications qu'induit la combustion sur les caracteristiques de la turbulence et des structures coherentes typiques des ecoulements de sillage etudies. Nous montrons que l'introduction de la combustion dans le sillage est responsable d'une restructuration complete du sillage avec la disparition des structures periodiques dues a l'echappement tourbillonnaire alternes. La decomposition de l'energie associee au mouvement instationnaire dans le domaine spectral montre que la combustion induit egalement une modification des fluctuations de vitesse associees aux mouvements stochastiques. L'ensemble des echelles et des grandeurs statistiques determinees dans cette etude est analyse dans le but de preciser la coherence et le domaine de validite des differents modeles et equations de fermeture habituellement utilises pour les transports et la combustion pour une modelisation numerique des ecoulements turbulents reactifs.