Dynamique des structures cohérentes en couche limite transitionnelle et turbulente étudiée par simulation des grandes échelles

• Auteur / Autrice : Emmanuel Briand
• Direction : Marcel Lesieur
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides et transferts
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés libres

Physique

Domaines classiques de la physique (y compris les applications)

Transition laminaire turbulente

Couche limite transition

Couche limite turbulente

Structure turbulence

Coherence

Methode numerique

Stabilite numerique

Echelle grande

Résumé

La dynamique des structures coherentes en couche limite transitionnelle et turbulente est etudiee par simulation des grandes echelles. Une comparaison est effectuee dans la zone de croissance des instabilites entre notre code et un code pse non-lineaire. On montre que les resultats concordent et que les pse non-lineaires restent valides jusqu'a leur point d'arret. Trois type de transitions sont utilisees. La premiere et la seconde sont des transitions controlees faisant intervenir respectivement des resonances harmoniques et sous-harmonique. La troisieme reproduit le phenomene d'intermittence en modulant l'amplitude des perturbations incidentes. L'analyse statistique des correlations transverses de vitesse revelent que l'abscisse d'apparition des echelles transverses du systeme courants haute-basse vitesse se situe largement en amont de la turbulence developpee. Les visualisations montrent que cette echelle est liee a la largeur des tourbillons longitudinaux qui forment les structures en lambda transitionnelles. La topologie des structures turbulentes est retrouvee dans la zone de transition tardive, dans la zone de turbulence developpee et dans les fronts de propagation des spots. L'analyse de la dynamique de ces structures permet de mettre en evidence trois mecanismes d'interaction et deux vitesses de propagation caracteristiques de la turbulence (0. 9 u et 0. 6 u). La premiere est liee a l'interaction entre les zones externe et interne, elle est responsable de la propagation de la turbulence dans un milieu laminaire. La seconde est liee a la vitesse de propagation des tourbillons longitudinaux et a la regeneration de la turbulence.