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Thèse soutenue

Etude expérimentale de la structure du champ d'un scalaire passif dans une allée de Benard-Von Karman

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Auteur / Autrice : Gilles Godard
Direction : Pierre Paranthoën
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 2001
Etablissement(s) : Rouen

Résumé

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Ce travail expérimental concerne le transport et le mélange d'un scalaire passif injecté au moyen d'une source linéaire dans une allée de Benard-Karman. L'anémométrie Doppler laser et la thermométrie à fil froid ont été utilisées pour obtenir une information simultanée sur les valeurs des composantes longitudinale et transversale de la vitesse et de l'écart de température. L'utilisation d'un signal de température fourni par une sonde fixe a permis d'associer à ces mesures une référence de phase. Les mesures de vitesse permettent de visualiser l'allée de tourbillons et de montrer que la valeur des contraintes de Reynolds cohérentes UV dépend fortement de la forme des tourbillons. La vitesse de convection des tourbillons déterminée par différentes méthodes est égale à environ 0. 85 u. L'évolution longitudinale du champ thermique dépend fortement de la position de la source et peut être expliquée par les mesures de vitesse et de température obtenues avec référence de phase. Ces dernières mettent en évidence l'existence de zones où la chaleur est préférentiellement localisée. L'ensemble des termes des équations de l'enthalpie et de la variance des fluctuations de température a été estimé. Cette dernière équation est caractérisée par des valeurs négatives du terme de production dans la partie centrale du panache thermique. Cette situation a été reliée à la fois à la forme bimodale de la densité de probabilité de la fluctuation de vitesse transversale et à la faible largeur du panache instantané. L'influence de la structure du champ de vitesse, caractérisée par la vorticité et l'étirement, sur l'évolution des gradients de température a été étudiée. Dans les zones où domine, les gradients de température sont préférentiellement orientés dans la direction des axes principaux de compression. Dans les zones de forte rotation effective, cette orientation est plus diverse. Dans ces dernières zones, en raison de la petite taille de la source, l'évolution lagrangienne de la température est rapidement contrôlée par l'étirement puis par la diffusion moléculaire.