Etude numérique de l'interation entre une couche limite turbulente et une paroi flexible PDF Download
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Author: Rémi Nguyen Van Lan Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 262
Book Description
L'INTERACTION FLUIDE-STRUCTURE EST TRAITEE A TRAVERS LE SIMPLE EXEMPLE D'UNE PLAQUE RECTANGULAIRE PLACEE SOUS UN ECOULEMENT TURBULENT. IL S'AGIT DANS CE TRAVAIL DE SIMULER NUMERIQUEMENT D'UNE PART LE MOUVEMENT DE LA PLAQUE EXCITEE PAR LE CHAMP DE FLUCTUATIONS DE PRESSION PARIETALE (PROBLEME STRUCTURE) ET D'AUTRE PART D'EVALUER L'EFFET DU MOUVEMENT DE LA PLAQUE SUR LE COMPORTEMENT DE LA COUCHE LIMITE TURBULENTE (CLT) (PROBLEME FLUIDE). LE PROBLEME STRUCTURE EST TRAITE EN SUPPOSANT LA PLAQUE PLACEE DANS UN MILIEU FLUIDE AU REPOS ET EXCITEE PAR UN CHAMP DE PRESSION DE TYPE CLT (MODELE DE CORCOS). L'INTERACTION ENTRE LE FLUIDE ET LA PLAQUE EST PRISE EN COMPTE PAR L'INTERMEDIAIRE DE L'IMPEDANCE DE RAYONNEMENT. LE PROBLEME FLUIDE EST RESOLU A L'AIDE DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES POUR LESQUELLES UNE MODELISATION DE TYPE ENERGIE CINETIQUE-DISSIPATION EST UTILISEE. L'INFLUENCE DU MOUVEMENT DE LA PLAQUE EST PRISE EN COMPTE PAR L'ENERGIE PRODUITE PAR SON MOUVEMENT ET UNE EQUATION MODELISANT LA DIFFUSION DE CETTE ENERGIE A TRAVERS LA CLT. LES RESULTATS MONTRENT UNE MODIFICATION DES QUANTITES TURBULENTES ET DU PROFIL DE LA VITESSE MOYENNE, SURTOUT DANS LA ZONE EXTERNE DE LA COUCHE LIMITE
Author: Rémi Nguyen Van Lan Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 262
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L'INTERACTION FLUIDE-STRUCTURE EST TRAITEE A TRAVERS LE SIMPLE EXEMPLE D'UNE PLAQUE RECTANGULAIRE PLACEE SOUS UN ECOULEMENT TURBULENT. IL S'AGIT DANS CE TRAVAIL DE SIMULER NUMERIQUEMENT D'UNE PART LE MOUVEMENT DE LA PLAQUE EXCITEE PAR LE CHAMP DE FLUCTUATIONS DE PRESSION PARIETALE (PROBLEME STRUCTURE) ET D'AUTRE PART D'EVALUER L'EFFET DU MOUVEMENT DE LA PLAQUE SUR LE COMPORTEMENT DE LA COUCHE LIMITE TURBULENTE (CLT) (PROBLEME FLUIDE). LE PROBLEME STRUCTURE EST TRAITE EN SUPPOSANT LA PLAQUE PLACEE DANS UN MILIEU FLUIDE AU REPOS ET EXCITEE PAR UN CHAMP DE PRESSION DE TYPE CLT (MODELE DE CORCOS). L'INTERACTION ENTRE LE FLUIDE ET LA PLAQUE EST PRISE EN COMPTE PAR L'INTERMEDIAIRE DE L'IMPEDANCE DE RAYONNEMENT. LE PROBLEME FLUIDE EST RESOLU A L'AIDE DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES POUR LESQUELLES UNE MODELISATION DE TYPE ENERGIE CINETIQUE-DISSIPATION EST UTILISEE. L'INFLUENCE DU MOUVEMENT DE LA PLAQUE EST PRISE EN COMPTE PAR L'ENERGIE PRODUITE PAR SON MOUVEMENT ET UNE EQUATION MODELISANT LA DIFFUSION DE CETTE ENERGIE A TRAVERS LA CLT. LES RESULTATS MONTRENT UNE MODIFICATION DES QUANTITES TURBULENTES ET DU PROFIL DE LA VITESSE MOYENNE, SURTOUT DANS LA ZONE EXTERNE DE LA COUCHE LIMITE
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Dans cette thèse l'étude expérimentale présentée concerne la réduction du frottement et de la turbulence dans une couche limite. Cette réduction est produite par des oscillations transversales périodiques appliquées au niveau de la paroi sur laquelle se développe une couche limite turbulente. Les simulations numériques directes de Jung et al. (1992) de l'écoulement de canal soumis à des oscillations périodiques, dans la direction transversale, sont à l'origine de cette étude. Elles montrent en effet, une réduction de l'activité turbulente et du frottement qui peut atteindre jusqu'à 40%. Ces réductions ont été également observées dans d'autres études de simulations numériques directes d'une couche limite tridimensionnelle sous l'action d'un gradient de pression transversal constant appliqué a l'écoulement. Les processus qui sont à la base de ces réductions ont été attribués à une modification fondamentale de la structure de l'écoulement très près de la paroi et notamment à une modification de l'interaction qui existe entre les "streaks" et les tourbillons longitudinaux. Les résultats obtenus dans cette étude confirment ces mécanismes et montrent de bon accord avec les simulations de Jung et al. (1992). Les principaux résultats sont les suivants : L'analyse de la tension de Reynolds uv dans les quatre quadrants montre une augmentation de l'intensité des fluctuations de vitesses longitudinales positives, liée à un changement du mécanisme de production de la turbulence près de la paroi. Les corrélations spatio-temporelles de la fluctuation de vitesse longitudinale ainsi que les mesures de vorticite montrent des changements importants aux niveaux des structures "typiques" de la couche limite. On observe notamment une augmentation de l'espacement transversal moyen entre les "streaks", une diminution de la période moyenne des éjections ainsi qu'une réorientation des structures dans la direction transversale. Les bilans effectués à partir de l'équation de transport de l'énergie cinétique montrent, dans la zone ou le cisaillement transversal est important, une réduction du terme de diffusion visqueuse de l'énergie qui tend à atténuer la diminution de l'énergie cinétique turbulente.
Author: Patrick B.. Spitz Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 30
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etude d'une couche limite bidimensionnelle se developpant sur un cylindre dont l'axe est parallele a la direction de la vitesse exterieure. a une position ou l'ecoulement est pleinement developpe une partie du cylindre est mise en rotation, creant ainsi des effets tridimensionnels qui peuvent etre importants. mesures de pression et de vitesse moyenne dans la sous-couche a proximite de la paroi. determination des coefficients de frottement et mesures de turbulence. analyse numerique a l'aide d'un schema de longueur de melange modifie
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L'ACTION DES RIBLETS SUR UNE COUCHE LIMITE TURBULENTE A ETE ETUDIEE DEPUIS DE NOMBREUSES ANNEES DEJA, ET IL SEMBLE MAINTENANT BIEN ETABLI QUE DES RAINURES LONGITUDINALES A LA PAROI PERMETTENT D'OBTENIR DES REDUCTIONS DE TRAINEE POUVANT ATTEINDRE 10%. CEPENDANT, LES MECANISMES PHYSIQUES RESPONSABLES DE LA STABILISATION DE L'ECOULEMENT NE SONT PAS ENCORE BIEN CONNUS, ET LES MODELISATIONS NUMERIQUES NE SONT PAS FIABLES. LE BUT DE CE TRAVAIL EXPERIMENTAL ET NUMERIQUE EST D'ETUDIER LE COMPORTEMENT D'UNE COUCHE LIMITE TURBULENTE SUR UNE PAROI MUNIE DE RAINURES TRIANGULAIRES, AFIN DE COMPRENDRE LES PROCESSUS QUI INTERVIENNENT DANS LE MECANISME DE REDUCTION DE TRAINEE. LES EXPERIENCES SONT MENEES EN TUNNEL HYDRODYNAMIQUE. DES MESURES PONCTUELLES SONT EFFECTUEES PAR VELOCIMETRIE LASER DOPPLER. LES TROIS COMPOSANTES DE LA VITESSE MOYENNE ET LE CHAMP TURBULENT SONT DETERMINES, CERTAINES DE CES MESURES ETANT MEME REALISEES A L'INTERIEUR DES RAINURES. LA PARTIE NUMERIQUE CONSISTE A DEVELOPPER DES PROGRAMMES EN UTILISANT DES HYPOTHESES DE FERMETURE SIMPLE BASEES SUR UNE LONGUEUR DE MELANGE. LES RESULTATS SONT COMPARES A CEUX OBTENUS EXPERIMENTALEMENT. LES PRINCIPAUX RESULTATS SONT LES SUIVANTS: I) LES ETUDES NUMERIQUES ONT ABOUTI A DES VARIATIONS DE TRAINEE SUPERIEURES A CELLES HABITUELLEMENT OBTENUES EXPERIMENTALEMENT; II) LA VISCOSITE SEMBLE ETRE TRES IMPORTANTE DANS LE PROCESSUS DE REDUCTION DE TRAINEE TURBULENTE: DANS UN PREMIER TEMPS, LES EFFETS VISQUEUX EQUILIBRENT LA TRES GRANDE AUGMENTATION DE SURFACE, ALORS L'ACTION SUR LES STRUCTURES DE LA TURBULENCE CONDUIT AUX REDUCTIONS DE TRAINEE OBSERVEES
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LA PRESENTE ETUDE A ETE ENTREPRISE AFIN DE MIEUX COMPRENDRE LA DEFAILLANCE DES MODELES DE TURBULENCE A EQUATIONS DE TRANSPORT DANS LE CAS D'ECOULEMENT PARIETAUX A FORT GRADIENT DE PRESSION DEFAVORABLE. POUR CELA, UNE EXPERIENCE A ETE IMAGINEE DANS LAQUELLE UN ECOULEMENT DE CANAL PLAN ETABLI EST SOUMIS A UNE FORTE DECELERATION AU TRAVERS D'UN DIFFUSEUR PLAN ASYMETRIQUE. LA DIFFERENCE ESSENTIELLE ENTRE CETTE CONFIGURATION ET LE CAS, PLUS SOUVENT ETUDIE, DE COUCHE LIMITE DECELEREE RESIDE DANS LA STRUCTURE DE LA ZONE EXTERNE QUI EST PLEINEMENT TURBULENTE DANS NOTRE CAS ET INTERMITTENTE POUR UNE COUCHE LIMITE. LA COMPARAISON AVEC LES RESULTATS DE CALCUL ISSUS DU MODELE (, ) EST PRESENTEE, AVEC L'INTENTION DE MONTRER QUE L'HYPOTHESE SELON LAQUELLE LA DEFICIENCE CONNUE DU MODELE EN ZONE EXTERNE POURRAIT-ETRE RELIEE A LA PRESENCE DU PHENOMENE D'INTERMITTENCE. LES RESULTATS OBTENUS SEMBLENT INDIQUER QUE LES PREDICTIONS D'UN ECOULEMENT DE PAROI EN TURBULENCE PLEINEMENT DEVELOPPEE NE PRESENTENT PAS LES DEFAILLANCES OBSERVEES EN COUCHE LIMITE DECELEREE. LE COEFFICIENT DE FROTTEMENT, LES EPAISSEURS CARACTERISTIQUES, LES PROFILS DE VITESSE DEFICITAIRE ET LES PROFILS DES GRANDEURS TURBULENTES SONT EN BON ACCORD AVEC L'EXPERIENCE. EN CONSEQUENCE, EN LES SENSIBILISANT AU PHENOMENE D'INTERMITTENCE, ON EST AMENE A PENSER QUE LA REPONSE DES MODELES POURRAIT-ETRE AMELIOREE.
Author: Damien Toussaint (docteur en dynamique des fluides).) Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Les écoulements sur parois rugueuses apparaissent dans de nombreuses situations environnementales ou industrielles, notamment dans l'aéronautique. Par rapport au cas idéal d'une paroi lisse, une augmentation de traînée et du flux de chaleur pariétal, susceptible de dégrader les performances d'un système (aile, machine tournante...), est induite par les rugosités. La prise en compte des effets des rugosités est ainsi souhaitable dans tout processus de conception. Plusieurs approches permettent de modéliser les effets de ces rugosités. Dans le cadre de cette étude, on considère la Méthode par Eléments Discrets Rugueux (DERM). Celle-ci, dont l'objectif est représenter de manière moyennée l'influence d'une paroi rugueuse sur un écoulement, est obtenue en appliquant une moyenne de volume et d'ensemble aux équations de Navier-Stokes. De nouveaux termes, notamment de traînée des rugosités et de tensions turbulentes et dispersives, apparaissent alors dans les équations. Cette étude consiste donc à proposer des pistes de fermeture pour ces termes. Pour ce faire, une campagne de mesures par LDV est réalisée afin de caractériser un écoulement de couche limite turbulente sur paroi rugueuse. Un accent particulier est accordé à l'obtention de mesures au plus près des rugosités, notamment dans leurs sillages, là où la littérature est pauvre en données. Une base de données numérique d'écoulements de canal turbulents sur paroi rugueuse est également constituée à l'aide de simulations RANS réalisées sur des rugosités résolues. Les résultats numériques sont confrontés aux mesures afin de s'assurer qu'ils sont bien représentatifs de l'écoulement réel. Ils sont enfin analysés afin de mettre en lumière le comportement des termes de l'approche DERM et de construire des modèles de fermeture.
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Cette thèse présente la définition et les résultats d'une étude expérimentale de couche limite turbulente incompressible bidimensionnelle sur paroi rugueuse en présence de gradients de pression. La motivation de l'étude est associée à des problèmes rencontrés par EDF sur des aubes de pompes. Une synthèse bibliographique détaillée présente les connaissances actuelles sur la structure des couches limites turbulentes sur paroi lisse et sur parois rugueuses, en se focalisant plus particulièrement sur la notion de lois de paroi. L'établissement d'une similitude locale partielle entre les écoulements bidimensionnels réalisés en soufflerie et les écoulements tridimensionnels en présence de rotation uniforme présents à l'intérieur des pompes est discuté à partir d'une analyse des équations de Navier-Stokes. La difficulté d'assurer une similitude locale complète est mise en évidence. Cinq états de surface rugueux comportant des rugosités en forme de sillons triangulaires jointifs orientés perpendiculairement à l'écoulement ont été réalisés. Deux configurations d'écoulement (sans gradient de pression et ralenti) ont été retenues car des effets indésirables de faibles nombres de Reynolds sont apparus en écoulement accéléré. L'utilisation d'anémomètres à un ou deux fils chauds permet la mesure du champ de vitesses moyennes et de grandeurs turbulentes, avec la possibilité de réaliser des comparaisons croisées entre les différents résultats. Le calcul du coefficient de frottement est fait à partir des profils semi-logarithmiques de la vitesse moyenne à l'aide de lois de paroi. L'évolution des paramètres des lois de parois étudiées et des paramètres de similitude sont également présentées. Il ressort de cette étude que les lois de paroi et surtout la "hauteur de grain de sable équivalent" peuvent dépendre du gradient de pression et que la détermination du coefficient de frottement à partir de ces lois peut s'avérer difficile.
Author: Michel Visonneau Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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ETUDE DU COUPLAGE FAIBLE ENTRE UNE COUCHE LIMITE TURBULENTE ET UN ECOULEMENT DE FLUIDE PARFAIT DANS LE CAS TRIDIMENSIONNEL, INCOMPRESSIBLE ET STATIOINNAIRE
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ETUDE DU REFROIDISSEMENT PAR INJECTION DE FLUIDE A TRAVERS UNE PAROI POREUSE DANS UNE COUCHE LIMITE TURBULENTE. ON UTILISE UNE THEORIE DU CHAMP MOYEN OU L'ON ETABLIT DES RELATIONS EMPIRIQUES ENTRE LES TERMES DE TRANSPORT TURBULENT ET LES CHAMPS MOYENS DE VITESSE ET DE TEMPERATURE. CONFRONTATION DES RESULTATS THEORIQUES AVEC UNE ETUDE EXPERIMENTALE.
Author: Rémi Nguyen Van Lan
Author: Rémi Nguyen Van Lan
Author: Latifa Skandaji Rezg
Author: Patrick B.. Spitz
Author: Moktar Benhalilou
Author: Laurence Brunet-Lartaud
Author: Damien Toussaint (docteur en dynamique des fluides).)
Author: Alexandre Trijoulet
Author: Michel Visonneau
Author: P.. MALLEJAC