LE TRAVAIL DE THESE PRESENTE CONCERNE LA CARACTERISATION DE L'ECOULEMENT AUTOUR D'UN CYLINDRE CIRCULAIRE EN MOUVEMENT ACCELERE DANS UN FLUIDE AU REPOS ET LES DISSYMETRIES QUI EN DECOULENT. L'ETUDE EST EXPERIMENTALE ET NUMERIQUE. UN CODE DE CALCUL FONDE SUR UNE METHODE PARTICULAIRE LAGRANGIENNE A ETE MIS AU POINT ET A PERMIS UNE ANALYSE FINE DU SILLAGE GENERE. LA VITESSE DES PARTICULES EST CALCULEE EN UTILISANT LA FORMULE DE BIOT-SAVART. LES RECOUPEMENTS DES RESULTATS SUR LES EFFORTS SUBIS PAR LE CYLINDRE A PERMIS LA CARACTERISATION DU SILLAGE PROCHE EN REGIME SUBCRITIQUE : INFLUENCE DE L'ACCELERATION SUR LA ZONE DE RECIRCULATION ET LA FORMATION DES TOURBILLONS. ON MONTRE QUE L'ANALYSE DE L'ORGANISATION DES STRUCTURES TOURBILLONNAIRES PERMET DE CARACTERISER LES INTERACTIONS CYLINDRE-SILLAGE. CE CODE DE CALCUL A ETE COMPLETE PAR UN SOLVEUR ACOUSTIQUE CALCULANT LA PRESSION DIFFUSEE PAR LE SILLAGE. LA RESOLUTION EST OBTENUE PAR UNE METHODE INTEGRALE APPLIQUEE A L'EQUATIONS DE HELMHOLTZ DE LA PRESSION.
Le but de ce travail est l'etude d'ecoulements turbulents non reactifs evoluant dans la chambre de combustion d'une machine a compression rapide. Dans un premier temps, nous procedons a une description detaillee de la machine et de ses performances en matiere de mesures. Quelques resultats experimentaux obtenus dans le cas des melanges reactif et non reactif sont presentes et discutes. Ensuite, la formulation mathematique d'un ecoulement de fluide non reactif subissant une compression dans la chambre de combustion de la machine est proposee. Les methodes numeriques adoptees pour la resolution des equations regissant l'ecoulement considere sont celles proposees par le code de calcul kiva ii. Ce dernier est l'objet d'une description succincte et les differentes modifications dont il a fait objet sont mentionnees. Les resultats des differentes simulations numeriques, montrent un relatif bon accord avec ceux issus de l'experience. Un resultat important a ete retenu, il concerne la mise en evidence d'une zone de temperature de cur qui evolue d'une zone centrale en fin de compression a une position en couronne en post compression. Cette couronne est localisee a chaque instant de la post compression au meme endroit que la zone de forte turbulence. Le comportement de la turbulence dans les chambre est initialement etudie en utilisant un modele de sous-mailles et le modele k-e standard. Ces deux modeles predisent une importante augmentation de l'intensite de la turbulence pendant la phase de compression. Pour mieux apprehender l'evolution de la turbulence, d'autres modeles k-e modifies ont ete testes. Une etude parametrique et comparative de ces differents modeles est alors proposee.
On se propose d'étudier numériquement et expérimentalement les lois de l'écoulement et du transfert de chaleur pour des fluides newtoniens et non newtoniens thermodépendants, en écoulement laminaire dans une conduite cylindrique de section circulaire et dans un espace situé entre deux plaques planes semi-infinies, chauffées à la paroi à densité de flux de chaleur ou à température constantes. On s'intéresse aux fluides pseudoplastiques dont le comportement peut être modélisé par la loi puissance d'Ostwald. On met clairement en évidence l'incidence d'un champ thermique imposé sur la distribution des vitesses, sur les lois de perte charge et sur les lois de transfert de chaleur qui en résultent. Outre les paramètres classiques, on propose pour le coefficient de frottement et le coefficient d'échange de chaleur des corrélations, qui tiennent compte d'un nouveau groupement adimensionnel dû à la thermodépendance
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
RAPPEL DE LA DEFINITION DES ECOULEMENTS VISCOMETRIQUES DE NOLL; GENERALISATION AU CAS DES ECOULEMENTS DONT LE 3EME INVARIANT DU TENSEUR VITESSE DE DEFORMATION EST NUL (B::(3)=0). LOIS DE COMPORTEMENT DES FLUIDES SIMPLES. MISE EN EQUATION POUR UN ECOULEMENT MERIDIEN EN GENERAL, RELATIONS PARTICULIERES POUR L'ECOULEMENT DE POISEUILLE. APPLICATION AU CALCUL DE CONTRAINTES POUR LE MODELE COROTATIONNEL DE LE ROY-PIERRARD. ETUDE EXPERIMENTALE: CALCUL DE LA FONCTION CINEMATIQUE PHI (B::(2),O) A PARTIR DES DONNEES EXPERIMENTALES DE VITESSE ET DE PERTE DE CHARGE DE L'ECOULEMENT DE POISEUILLE. ETUDE CINEMATIQUE DU GONFLEMENT DE POLYMERES VISCOELASTIQUES ET D'HUILE A LA SORTIE D'UN ECOULEMENT DE POISEUILLE. ETUDE DE L'ECOULEMENT DANS UN CONVERGENT DE REVOLUTION COMPRIS ENTRE DEUX ECOULEMENTS DE POISEUILLE. CALCUL DES INVARIANTS B::(2) ET B::(3)
ETUDE DE LA ZONE D'INFLUENCE AMONT DU BORD DE FUITE EN REGIME DE GLISSEMENT. DETERMINATION DES PROFILS DE VITESSE DANS LA COUCHE LIMITE PAR ANEMOMETRIE A FIL CHAUD ET MESURE DE LA MASSE VOLUMIQUE AU CANON A ELECTRON. DETERMINATION DE LA DIRECTION DE LA VITESSE EN ASSOCIANT AUX RESULTATS EXPERIMENTAUX L'EQUATION DE CONTINUITE ECRITE SOUS FORME DE DIFFERENCES FINIES. ETUDE DE L'INFLUENCE DU NOMBRE DE REYNOLDS SUR LA DIMENSION DE LA REGION DU BORD DE FUITE. ETUDE NUMERIQUE DE L'ECOULEMENT SUR UNE PLAQUE PLANE DE LONGUEUR FINIE, EN REGIME DE GLISSEMENT
LE MODELE NUMERIQUE DEVELOPPE DANS CETTE ETUDE VISE A CALCULER LES EFFORTS GLOBAUX DE PORTANCE ET DE TRAINEE, AUXQUELS EST SOUMIS UN PROFIL D'AILE DANS DES CONDITIONS D'ECOULEMENT STATIONNAIRE OU INSTATIONNAIRE. LA METHODE CHOISIE EST UNE METHODE DE COUPLAGE ENTRE UNE ZONE DE FLUIDE PARFAIT ET UNE ZONE DE COUCHE LIMITE. LE COUPLAGE CONSISTE A DETERMINER LA GEOMETRIE DE LA FRONTIERE ENTRE LES DEUX DOMAINES DE CALCUL. UNE MODELISATION DU DECOLLEMENT DE LA COUCHE LIMITE EST PROPOSEE AFIN D'EFFECTUER UN COUPLAGE ITERATIF ET D'ETUDIER LES EFFORTS POUR DES ANGLES D'INCIDENCE SUPERIEURS AUX ANGLES DE DECROCHAGE STATIQUE ET DYNAMIQUE. LA METHODE A ETE VALIDEE DANS LE CAS STATIONNAIRE, PAR DES COMPARAISONS AVEC DES MESURES DE PORTANCE ET TRAINEE ET DE REPARTITIONS DE PRESSION, REALISEES SUR DIFFERENTS PROFILS. DE PLUS, UN NOUVEAU CRITERE DE TRANSITION DE LA COUCHE LIMITE A PU ETRE DEDUIT DE L'ETUDE DE LA TRAINEE ET DES PROFILS DE VITESSE. CETTE METHODE A ENSUITE ETE ETENDUE AU CAS D'UN PROFIL OSCILLANT EN MOUVEMENT DE TANGAGE. LES COEFFICIENTS DE PORTANCE CALCULES MONTRENT UNE BONNE CONCORDANCE AVEC LES MESURES DES HYSTERESIS DE PORTANCE. POUR UNE OSCILLATION S'EFFECTUANT DANS DES CONDITIONS DE DECROCHAGE DYNAMIQUE, LE CALCUL DE LA COUCHE LIMITE N'EST PAS EFFECTUE, ET LA VARIATION DU POINT DE DECOLLEMENT AU COURS D'UNE PERIODE EST DONNEE DE FACON EMPIRIQUE. LES RESULTATS OBTENUS MONTRENT LES CAPACITES DE LA METHODE A PREDIRE LA PORTANCE POUR DES INCIDENCES SUPERIEURES A L'ANGLE DE DECROCHAGE DYNAMIQUE DU PROFIL. TOUTEFOIS, L'IMPORTANCE D'UNE BONNE ESTIMATION DE LA LOCALISATION ET DE L'EVOLUTION DU POINT DE DECOLLEMENT EST MISE EN EVIDENCE DANS CHACUN DES CAS D'ECOULEMENT STATIONNAIRE ET INSTATIONNAIRE
Le travail réalisé est une contribution à l'analyse des écoulements réels dans des conduites de transport de gaz. La géométrie prise en compte est un coude à 90°, de section circulaire et de rapport rayon de courbure / diamètre de conduite égal à 1,5. Les trois approches complémentaires (expérimentale, numérique et théorique) ont permis d'étuider l'influence des conditions d'écoulement en entrée du coude sur l'écoulement résultant. Quatre types de conditions d'écoulement sont ainsi considérés (écoulement établi, écoulement en rotation centrée, écoulement axial dissymétrique et couplage rotation-dissymétrie). Le nombre de Reynolds basé sur la vitesse débitante et sur le diamètre de conduite est fixé à 100.000. Les essais réalisés sur un banc hydraulique comprennent des mesures de vitesse par anémométrie Doppler Laser et des visualisations d'écoulement. Pour le calcul, le code industriel Fluent est utilisé. Pour un écoulement amont établi, les évolutions respectives des champs de pression, de vitesse axiale, de l'écoulement secondaire et de turbulence sont analysées en détail et caractérisées à l'aide de différents paramètres. Lorsque l'écoulement amont présente une rotation centrée, une intensité critique de giration est observée pour laquelle l'écoulement secondaire à l'aval du coude passe d'un régime à deux vortex contrarotatifs à un régime ne présentant plus qu'un seul tourbillon décentré. Pour un écoulement amont dissymétrique, l'influence de la position angulaire du maximum de vitesse par rapport au plan de symétrie du coude a été étudiée. Lorsque le maximum de vitesse axiale est placé dans le plan de symétrie du coude, la dissymétrie initiale se conjugue à la dissymétrie occasionnée par le coude. Par contre, si ce maximum est placé en dehors de ce plan, une rotation d'ensemble de l'écoulement est observée en aval du coude. Lorsque l'écoulement amont est à la fois dissymétrique et giratoire, les influences respectives de ces deux perturbations s'ajoutent ou se retranchent provoquant ainsi, en sortie, une augmentation ou une diminution de la rotation initiale pouvant aller jusqu'à son changement de signe. L'utilisation de la théorie de Kitoh permet de regrouper et d'expliquer les résultats complexes observés.
