Étude expérimentale du sillage axisymétrique turbulent d'un ellipsoïde profilé

Experimental study of the turbulent wake of an axisymmetric slender body

• Auteur / Autrice : Clément Barbet
• Direction : John Christos Vassilicos
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique des milieux fluides
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2023
• Etablissement(s) : Centrale Lille Institut
• Ecole(s) doctorale(s) : ENGSYS Sciences de l'ingénierie et des systèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMFL Laboratoire de Mécanique des Fluides de Lille

Mots clés

Mots clés libres

Écoulement turbulent

Turbulence sans paroi

Sillage turbulent

Turbulent flow

Boundary-free shear flow

Turbulent Wake

Résumé

L'étude des sillages axisymétriques turbulents remonte à plus de 80 ans, cependant la théorie complète permettant leur compréhension nous échappe encore. Ce malgré la place centrale de la loi d'échelle suivie par le taux de dissipation de la turbulence, place observée durant la dernière décennie notamment par l'accord significatif que la bonne loi d'échelle de dissipation permet entre théorie et études expérimentales sur la détermination de lois d'échelles de l'écoulement moyen dans le sillage d'objets plans et d'objets non-profilés axisymétriques. Des résultats récents montrent qu'un objet profilé axisymétrique produit un sillage qui se comporte différement des attentes, résultats qui appellent à une ré-examination exhaustive. Cette ré-examination va être effectuée au sein de ce projet. Ce dernier contient donc une série d'expériences comprenant différentes manières de placer l'objet profilé en soufflerie combinées à plusieurs techniques de mesure (fil-chaud et particle image velocimetry principalement) ainsi qu'une analyse détaillée des hypothèses et suppositions concernant la théorie existante sur le sillage turbulent axisymétrique, mais aussi concernant une éventuelle nouvelle théorie. Les concepts de référence pour cette analyse détaillée sont l'auto-similarité et les structures cohérentes en lien avec le taux de dissipation de la turbulence et la croissance d'un sillage turbulent.

The study of the axisymmetric turbulent wake goes back at least 80 years, however the full theory to understand it remains ellusive. Whilst the turbulence dissipation scaling has been shown over the past decade to be central to mean flow profile scalings with concomitent successful agreement between theory and experiments for bluff body axisymmetric wakes, recent evidence shows that the slender body axisymmetric wake behaves differently, thereby forcing a comprehensive re-examination. This is carried out in this project on the basis of a series of experiments with different ways to place a slender body in the wind tunnel, different experimental measurement techniques (hot wire anemometry and particle image velocimetry) and detailed analyses of all assumptions and hypotheses in existing and potentially new theories. Important reference concepts are self-similarity and coherent structures and their relation to turbulence dissipation and turbulent wake growth.