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Thèse soutenue

Etude des structures de la turbulence entre deux parois parallèles lisses ou rugueuses

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Auteur / Autrice : Samuel Demare
Direction : Larbi Labraga
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique des fluides
Date : Soutenance en 1999
Etablissement(s) : Valenciennes

Résumé

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Des techniques de traitement de signaux obtenus à partir de l'anémométrie à fils chauds sont mises en œuvre afin de caractériser les structures de la turbulence présentes dans un écoulement turbulent pleinement développé entre deux parois parallèles lisses ou rugueuses. Dans un premier temps, l'arsenal classique utilisant les méthodes conventionnelles a été mis en œuvre (moments, analyse spectrale. Dans un second temps, une approche fondée sur les méthodes conditionnelles a été introduite et a permis en particulier d'extraire la partie cohérente du signal et de l'analyser. Les informations partielles fournies par chacune de ces techniques sont mises en relation les unes par rapport aux autres pour aboutir a une vision plus complète des phénomènes et mettent en évidence l'influence des rugosités de type k sur les structures de la turbulence. Des différences entre les écoulements se développant sur parois lisses et ceux se développant sur parois rugueuses apparaissent non seulement au voisinage de la paroi mais aussi dans la région centrale de l'écoulement remettant en cause l'hypothèse de similitude de Townsend. Différents algorithmes de détection des structures cohérentes (modul, vita, wag, tera, analyse des quadrants) ainsi qu'une nouvelle méthode fondée sur la transformée en ondelettes ont été utilisées afin d'évaluer le temps moyen entre Bursts qui, associe aux variables, forme un groupement adimensionnel dont la valeur ne dépend pas du nombre de Reynolds, pour la gamme des nombres considérés, aussi bien sur parois lisses que sur parois rugueuses. Ce groupement traduit l'interaction existant entre les régions internes et externes de l'écoulement. Cependant, la possibilité que les groupements utilisant les variables internes ne dépendent pas du nombre de Reynolds n'est pas à exclure lorsque ce dernier est suffisamment élevé. Bien que des différences sur la nature et l'intensité des Bursts puissent exister entre les parois lisses et rugueuses, les résultats obtenus suggèrent que le processus de Bursting est contrôlé par un mécanisme similaire pour les deux types d'écoulement.