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Dissertations / Theses on the topic 'Nombre Reynolds'
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Andro, Jean-Yves Jacquin Laurent Farcy Alain. "Aérodynamique d'un profil d'aile battante à bas nombre de Reynolds." Poitiers : I-Médias, 2008. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/index.php?id=1399.
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Andro, Jean-Yves. "Aérodynamique d'un profil d'aile battante à bas nombre de Reynolds." Poitiers, 2008. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/2008/Andro-Jean-Yves/2008-Andro-Jean-Yves-These.pdf.
Full textAbstract:
Les récents progrès des microtechnologies permettent le développement de microdrones d’une envergure inférieure à 15 cm devant assurer des missions d’observation ou d’intervention en milieu risqué. Une approche biomimétique utilisant un système de locomotion par ailes battantes semble notamment prometteuse car elle permettrait une capacité de vol stationnaire et une grande manoeuvrabilité en milieu confiné. Cependant, l’aérodynamique des ailes battantes à bas nombre de Reynolds diffère sensiblement de l’aérodynamique des applications classiques en raison du phénomène de lâcher tourbillonnaire et de la superposition de nombreux mécanismes instationnaires. Dans le cadre de cette thèse, nous avons dans un premier temps étudié le lâcher tourbillonnaire derrière un profil d’aile en caractérisant théoriquement et expérimentalement l’apparition de ce lâcher puis en le simulant numériquement. Des essais en bassin hydrodynamique précisent enfin l’influence des effets 3D et du nombre de Reynolds sur les efforts créés par le lâcher tourbillonnaire. Dans un deuxième temps, nous avons étudié par simulation numérique directe (DNS) les mouvements fondamentaux du vol battu, c'est-à-dire le pilonnement pur et le tangage pur, afin de mettre en évidence les mécanismes instationnaires, de différencier les stratégies du vol battu et de proposer des modèles simplifiés pouvant décrire les efforts instantanésRecent progress made in the domain of microtechnologies allow the design of very small sized Micro Air Vehicles (MAVs), whose wingspan is inferior than 15 cm, suitable for observation or intervention in hazardous environments. A biomimetic approach using flapping wing locomotion seems to be promising because it could allow hovering flight and great manoeuvrability in confined environments. However, flapping wings aerodynamics at low Reynolds numbers differs from classical applications aerodynamics due to the vortex shedding phenomenon and the superimposition of various unsteady mechanisms. In a first time, we have studied the vortex shedding on an airfoil by characterising theoretically and experimentally its apparition and then by simulating it numerically. Experiments in a water tank have finally specified the three dimensional effects and Reynolds number effects on the efforts generated by the vortex shedding. In a second time, thanks to direct numerical simulation (DNS), we have studied the fundamental movements of the flapping flight, i. E. Pure heaving and pitching movements, so as to emphasize the various unsteady mechanisms, to differentiate the various flapping flight strategies and to propose simplified models that could describe instantaneous efforts
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Metzger, Bloen. "Sédimentation de particules et instabilités à bas nombre de Reynolds." Aix-Marseille 1, 2006. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/2006AIX11031.pdf.
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Lohéac, Jérôme. "Contrôle en temps optimal et nage à bas nombre de Reynolds." Phd thesis, Université de Lorraine, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00801240.
Full textAbstract:
Cette thèse est divisée en deux parties, le fil directeur étant la contrôlabilité en temps optimal. Dans la première partie, après un rappel du principe du maximum de Pontryagin dans le cas des systèmes de dimension finie, nous mettrons en œuvre ce principe sur le cas d'un intégrateur non-holonome connu sous le nom de système de Brockett pour lequel nous imposons des contraintes sur l'état. La difficulté de cette étude provient du fait que l'on considère un problème de contrôle avec des contraintes sur l'état. Après cet exemple, nous nous intéressons à une extension du principe du maximum de Pontryagin au cas des systèmes de dimension infinie. Plus précisément, l'extension que nous considérons s'applique au cas de systèmes exactement contrôlables en tout temps. Typiquement, ce résultat s'applique à l'équation de Schrödinger avec contrôle interne. Pour de tels systèmes, sous une condition de contrôlabilité approchée, depuis un ensemble de temps non négligeable, nous montrons l'existence d'un contrôle bang-bang. Dans la seconde partie, nous étudions le problème de la nage à bas nombre de Reynolds. Une modélisation physique convenable nous permet de le formaliser comme un problème de contrôle. Nous obtenons alors un résultat de contrôlabilité sur ce problème. Plus précisément, nous montrons que quelque soit la forme du nageur, celui-ci peut se déformer légèrement pour suivre une trajectoire imposée. Nous étudions ensuite le cas d'un nageur à symétrie axiale. Les résultats de la première partie permettent alors la recherche d'un contrôle en temps optimal.
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Marciniak, Nathalie. "Modélisation aérothermique à bas nombre de Reynolds des écoulements en turbines." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1997. http://www.theses.fr/1997ECDL0028.
Full textAbstract:
Afin d'améliorer le rendement thermique des turboréacteurs, les constructeurs aéronautiques augmentent la température en entrée de turbine. Les aubages de la turbine haute-pression sont alors soumis a des sollicitations thermiques dépassant les contraintes admissibles des matériaux, ce qui met en péril la durée de vie du moteur. Il est alors important de disposer d'un outil performant pour prédire les transferts de chaleur pariétaux. Les codes de calcul sont alors des solutions adaptées. La complexité de l'écoulement, en particulier son aspect turbulent, influence fortement les transferts de chaleur. Il est clair que la connaissance du régime de l'écoulement et de l'emplacement de la transition est alors indispensable pour une prédiction correcte des flux de chaleur a la paroi. Par conséquent, l'obtention d'une prédiction thermique fine sera liée à une modélisation correcte de l'aspect turbulent de l'écoulement. Dans le cadre des applications de turbines qui nous intéressent, une approche statistique de la turbulence est utilisée. Les modèles cinématiques implantés dans le code Navier-Stokes, tridimensionnel, stationnaire canari de l'ONERA (support numérique de notre travail) sont des modèles à deux équations de transport k - a bas nombre de Reynolds. Pour traiter l'aspect thermique de la turbulence, ces modèles sont associés à un modèle à nombre de prandtl turbulent pr#t constant. Ce modèle implique une hypothèse de similitude qui conduit à une prédiction thermique directement déduite de la prédiction cinématique de l'écoulement. Or, de nombreuses expériences et simulations numériques directes ont montré que le scalaire pr#t varie au sein de l'écoulement. Afin de nous affranchir de cette hypothèse de similitude, un modèle de turbulence thermique plus sophistiqué, à deux équations de transport, a été développé. Deux quantités turbulentes thermiques : #2 (la variance de la fluctuation de température) et # (le taux de destruction des fluctuations thermiques) sont alors transportées. L'implantation d'un tel modèle dans le code canari et sa validation, tant sur des cas fondamentaux que sur des configurations de turbines, ont été les objectifs précis de cette thèse. Nous avons mis en évidence que les modèles k - et #2 - # doivent posséder des structures très semblables afin d'assurer la stabilité du calcul. Nous avons également montré que le modèle #2 - # confère un caractère plus universel qu'un modèle à nombre de prandtl turbulent constant. Sur les configurations fondamentales, nous avons remarqué un apport significatif du modèle #2 - # quant à la qualité de la prédiction des flux de chaleur turbulents. Pour les configurations complexes, nous avons noté une sensibilité du modèle #2 - # à l'évolution du gradient de pression longitudinal.
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Deldicque, Amaury. "Étude de l'influence du nombre de Reynolds sur des écoulements turbulents de Couette-Poiseuille à l'aide d'une approche expérimentale et d'une modélisation aux contraintes de Reynolds." Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10184.
Full textAbstract:
Différents écoulements turbulents de Couette-Poiseuille à faibles nombres de Reynolds ont été caractérisés par anémométrie à fil chaud. Cette étude a permis d'observer une augmentation monotone de l'énergie turbulente avec la diminution du rapport de la vitesse de débit à la vitesse de bande, contrairement à ce qui était suppose jusqu'alors. Une forte influence du nombre de Reynolds sur la longueur d'établissement de ces écoulements a été remarquée. L'utilisation d'un modèle aux tensions de Reynolds, validé avec succès sur les mesures disponibles, a permis d'étudier en détail l'influence du nombre de Reynolds sur ces écoulements. Une analyse asymptotique a ensuite été entreprise. L'approche à 2 couches utilisée a précisé l'intérêt qu'il y a à interpréter les profils turbulents en terme de solutions composites. Par cette approche simple, des solutions internes universelles ont été mises en évidence. On peut à priori y accéder directement en étudiant un écoulement de Couette pur turbulent.
7
Garino, Alain. "Modélisation d'écoulements turbulents anisotropes à l'aide de schémas multiéchelles aux tensions de Reynolds." Aix-Marseille 2, 1988. http://www.theses.fr/1988AIX22082.
Full textAbstract:
Notre etude s'inscrit dans une approche numerique de la turbulence en mecanique des fluides. Afin de mieux decrire la dynamique des ecoulements turbulents, des modeles multiechelles ont ete etablis. Ces modeles prennent en compte le comportement spectral de la turbulence tout en gardant un formalisme assez simple a mettre en uvre. Un modele multiechelle aux tensions de reynolds a ete mis au point, puis teste sur deux types d'ecoulements: les ecoulements libres (jet et sillage plans, jet circulaire) et les ecoulements homogenes en desequilibre spectral. De nouvelles hypotheses de fermeture, relatives notamment aux flux spectraux, ont ete introduites. Elles ont permis d'ameliorer la description de la turbulence dans de tels ecoulements, par rapport aux modeles classiques de fermeture en un point. En turbulence homogene, des simulations de grandes structures ont ete mises en uvre afin d'enrichir la comparaison avec les modeles multiechelles, monoechelle et l'experience. Un modele deduit d'un schema multiechelles simple a ete introduit dans la fermeture de sous-maille, prenant ainsi en compte le comportement des petites structures independemment des grandes
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Wizman, Victor. "Nouvelles approches dans la modélisation au second ordre de la turbulence en rotation." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1996. http://www.theses.fr/1996ECDL0059.
Full textAbstract:
Les modélisations classiques au second ordre, pour lesquelles le déviateur du tenseur de Reynolds constitue l'unique variable tensorielle dans le développement des fermetures sont mise en défaut pour le problème simple d'une turbulence homogène sans production turbulente en rotation en bloc. La description classique de l'anisotropie est insuffisante, et l'information clé nécessaire pour capter les effets linéaires de la rotation est contenue dans deux tenseurs internes supplémentaires. Un modèle de turbulence susceptible de reproduire ces effets, et plus généralement le comportement dit de distorsion rapide se doit de transporter l'ensemble de ces quantités. La complexité d'une telle approche pour l'industriel a conduit à étudier des variantes simplifiées qui font l'objet principal de ce travail de thèse. En particulier, un modèle de structure (w. C. Reynolds, stanford) s'est appuyé sur un modèle amont capable de reproduire le comportement de distorsion rapide, ou le champ turbulent global est reconstitué à partir de tourbillons élémentaires compose de particules véhiculant un ensemble de propriétés. Cette approche a été appliquée à la construction d'un modèle original pour la partie linéaire des corrélations pression-déformation. Ce modèle fait intervenir des nouvelle variables, appelées variables de structure, pour lesquelles des équations de transport ont été formulées. L'application du modèle a de multiples cas sévères dans le cadre de la distorsion rapide laisse des résultats très prometteurs. L'extension du modèle aux déformations lentes, via l'introduction de termes stochastiques aléatoires dans les équations régissant le mouvement des particules, montre cependant quelques lacunes dans la prise en compte des interactions entre les différentes échelles du mouvement. Le cadre plus général de la turbulence inhomogène requiert d'autre part une attention particulière dans le traitement numérique réservé aux variables de structure, surtout dans le couplage avec l'opérateur elliptique de relaxation pour l'extension du modèle jusqu'aux zones de l'écoulement de proche paroi.
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Laurent, Jacques. "Contribution à l'étude des écoulements tridimensionnels décollés à grand nombre de Reynolds." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37615051p.
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10
Corenflos, Kléber. "Etude expérimentale d'écoulements de Couette-Poiseuille turbulents à faible nombre de Reynolds." Lille 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LIL10061.
Full textAbstract:
Les nombres de Reynolds accessibles à la simulation directe des écoulements plans turbulents de couette-poiseuille sont faibles, or aucune expérience n'existe dans cette gamme de nombres de Reynolds pour ce type d'écoulement. On a donc réalisé (chapitre 2) et qualifié (chapitre 3) une installation capable de valider les résultats des simulations numériques. On y a étudié un écoulement de poiseuille pur (chapitre 3), un cas d'écoulement de type poiseuille, un écoulement de type intermédiaire et un écoulement de type couette, proche d'un couette pur. Les nombres de Reynolds re, basés sur la hauteur du canal et la vitesse débitante, sont voisins de 5000. La vitesse moyenne ainsi que cinq des composantes du tenseur de Reynolds ont été mesurées par anémométrie à fil chaud (chapitre 4). Des spectres ont également été enregistrés et on a constaté l'absence de partie significative ou l'énergie évolue en k##1 ou en k##5#/#3 (domaine inertiel). Ceci a été attribué à la faible valeur du nombre de reynolds. La comparaison avec les résultats de simulation s'est avérée satisfaisante sauf dans le cas de l'écoulement de type couette. Dans ce cas particulier, le non-établissement de l'écoulement n'explique que partiellement les écarts. Pour les autres cas, le principal désaccord concerne la position et le niveau des pics pariétaux de deux des corrélations normalesIl semble que la taille des sondes utilisées soit trop importante en regard de la hauteur du canal. L'influence du nombre de Reynolds sur les différentes grandeurs mesurées a été étudiée : la forme du profil de vitesse moyenne semble y être d'autant plus sensible que le rapport de la vitesse de paroi sur la vitesse débitante augmente. Par contre, les profils d'énergie turbulente tracés en fonction des coordonnées de paroi semblent être indépendants de re. Ce résultat très intéressant permettrait, s'il était confirmé, d'étendre le domaine de validité des simulations directes. Cette constatation remet également en question les seuls résultats expérimentaux complets disponibles et obtenus à des nombres de Reynolds plus élevés. Des modélisations de ces écoulements à haut Reynolds avaient d'ailleurs abouti à la même conclusion
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Laurent, Jacques. "Contribution a l'etude des ecoulements tridimensionnels decolles a grand nombre de reynolds." Paris 6, 1988. http://www.theses.fr/1988PA066348.
Full textAbstract:
Etude experimentale de la structure des sillages d'arriere-corps. Mesures de pression, de perte d'energie, de vitesse et de tourbillons. On montre que le terme de trainee induite au sens de prandtl comporte une part de trainee tourbillonnaire ainsi qu'une part de trainee due aux pertes de pression d'arret dans le sillage
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Oulmas, Ali. "Suivi de chemin 3D de nageurs magnétiques à faible nombre de Reynolds." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS070/document.
Full textAbstract:
Les microrobots magnétiques, qui nagent en utilisant des modes de propulsion bio-inspirées, apparaissent très prometteurs pour la manipulation et la caractérisation d'objets à l'échelle microscopique dans des environnements confinés et très restreints, contrairement aux méthodes de micromanipulation classiques. La littérature propose une variété de microrobots avec des formes géométriques et des propriétés magnétiques différentes. Les commandes en mouvement proposées restent cependant simples, peu précises et insuffisamment robustes pour la réalisation de tâches réelles. De plus, il subsiste une incertitude sur le fait que tous ces micronageurs artificiels peuvent accomplir les mêmes tâches avec une performance égale. L'objectif de cette thèse consiste alors à proposer : des commandes de mouvement génériques par asservissement visuel dans l'espace pour tous les types de micronageurs avec des contraintes non holonomes afin d'améliorer les performances de ces micronageurs, un ensemble de critères de comparaison entre des robots avec une topologie ou un mode de propulsion différents pour le choix du micronageur le plus performant pour réaliser une tâche particulière. Des lois de commande de suivi de chemin dans l'espace sont synthétisées et validées expérimentalement sur des nageurs hélicoïdal et flexible sous différentes conditions. Ces robots évoluent dans un fluide à faible nombre de Reynolds, imitant respectivement le mécanisme de locomotion des bactéries et des spermatozoïdes et sont actionnés par un champ magnétique uniforme. Ces deux classes de nageurs possèdent une géométrie et un mode d'actionnement différents. Leurs performances sont ainsi comparéesMagnetic microrobots, which swim using bio-inspired propulsion modes, appear very promising for manipulation and characterization of objects at microscopic scale inside confined and very restricted environments, unlike conventional micromanipulation methods. The literature proposes a variety of microrobots with different geometric shapes and magnetic properties. However, the motion controls proposed remain simple, imprecise and insufficiently robust for performing real tasks. In addition, there is still uncertainty that all these artificial microswimmers can accomplish the same tasks with equal performance. The objective of this thesis is thus to propose : generic motion controls by visual servoing in space for all kinds of microswimmers with nonholonomic constraints in order to improve the microswimmer performances, a set of comparison criteria between robots with a different topology or propulsion mode for choosing the most efficient microswimmer in order to perform a specific task. Path following control laws in space are synthesized and experimentally validated on helical and flexible swimmers under different conditions. These robots operate in low Reynolds number fluid, imitating respectively bacteria and spermatozoa and are actuated with uniform magnetic field. These two classes of swimmers have different actuation mode and geometric shape. Their performances are thus compared according to the task to be performed, the environment in which the robots evolve and the manufacturing constraints
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Souzy, Mathieu. "Mélange dans les suspensions de particules cisaillées à bas nombre de Reynolds." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4719/document.
Full textAbstract:
J'ai étudié expérimentalement, à l'échelle de la taille des particules, les mécanismes à l'origine de l'intensification des transferts ayant lieu dans les suspensions cisaillées de particules non-inertielles et non-Browniennes. Dans un premier temps, l'expérience de Taylor est revisitée en étudiant l'évolution d'une goutte de colorant soumise à un cisaillement périodique. Au-delà d'une amplitude critique de déformation, la présence des particules brise la réversibilité du système et induit une forte dispersion de la goutte de colorant. Ensuite, en m'intéressant au transfert en proche paroi, j'ai montré que la rotation des particules sur la paroi induit un transport à flux constant d'un scalaire jusque dans le bulk de la suspension, brisant la couche limite diffusive. Une solution analytique du profil de concentration dans cette zone est proposée, en bon accord avec les expériences. Finalement, des mesures PIV haute résolution du fluide interstitiel dans le bulk de la suspension ont été réalisées. A partir de ces champs de vitesses, on a reconstruit l'historique d'étirement de lignes matérielles du fluide et ainsi déterminé les lois d'étirement, information fondamentale pour la compréhension du processus de mélange. La présence des particules change les lois d'étirement qui passent de linéaires dans un fluide pur, à exponentielles en présence de particules. Un modèle d'étirements multiplicatifs est proposé, qui prédit quantitativement l'évolution de la moyenne, de la variance, et la forme log-normale des distributions d'étirements mesurées expérimentalement. L'inhomogénéité des étirements dans les suspensions cisaillées implique une large distribution du temps de mélangeMainly based on experiments, I investigated at a particle scale the mechanisms at the origin of the transfer enhancement in sheared non-Brownian and non-inertial particulate suspensions. First, I revisited Taylor's experiment, investigating the evolution of a drop of dye in a periodic shear. Beyond a critical strain amplitude, the presence of the particles breaks the reversibility of the system and the drop of dye is rapidly dispersed in the surrounding medium. Then, investigating the transfer process in the wall vicinity, I showed that in this region, the rotation of the particles convectively transport a scalar at a constant rate directly from the wall towards the bulk of the suspension, breaking the diffusive boundary layer. An analytical solution for the concentration profile in this region is proposed, in good agreement with experimental measurements. Lastly, high-resolution PIV measurements of the fluid phase were performed in the bulk of the suspension. Using these velocity fields, we reconstructed the stretching histories of fluid material lines to determine the stretching laws, crucial for the understanding of the mixing process. The presence of the particles changes the very nature of the stretching laws from linear, in a pure fluid, to exponential in the presence of particles. A multiplicative stretching model is proposed, which quantitatively predicts the experimentally measured evolution of the mean and the variance of the elongations of the fluid material lines as well as their evolution towards a log-normal distribution. The strong stretching inhomogeneity in sheared suspensions results in a broad distribution of the mixing time
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Ehrmann, Patrick. "Etude comparative de la formation des sillages en fonction de la forme des obstacles : application à la coque semi-circulaire." Poitiers, 1996. http://www.theses.fr/1996POIT2277.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail, developpe a l'aide de techniques de visualisation complementaires (traceurs discrets et continus), fut de caracteriser les influences respectives des formes des faces aval et amont d'un obstacle cylindrique sur le developpement temporel de la zone de recirculation qu'il induit dans son aval immediat, et sur l'initialisation du processus de lachage. Pour cela, dans un premier temps, les implications liees a la presence d'une face aval creuse ont ete abordees en considerant le cas de la coque semi-circulaire. Ensuite, nous nous sommes interesses successivement, au cylindre circulaire, a la plaque plane et au cylindre semi-circulaire plein place suivant deux configurations opposees. Le choix de ces geometries a ete guide par la possibilite de faire varier la forme d'une seule des faces tout en gardant l'autre inchangee. L'etude comparative a ete realisee en phase d'etablissement a partir du repos, i. E. En regime fortement instationnaire, pour des nombres de reynolds couvrant la gamme 60-600, et cela dans les memes conditions d'experimentation, i. E. D'extremite (plaques support), d'allongement (de 5. 25), et de confinement (de 0. 14). Elle a ete realisee par un suivi topologique et cinematique de l'ecoulement, au cours de son developpement, a l'aide de cliches de visualisation pris sequentiellement dans les plans de section droite et d'envergure medians et exploites quantitativement. Parmi les tres nombreux resultats obtenus, nous pouvons noter que la face creuse augmente la longueur de la zone de recirculation et induit, suivant l'envergure, des instabilites centrifuges de type gortler, et que le choix de la geometrie de la face amont peut conduire a un controle du lachage tourbillonnaire. Ainsi, dans le cas de limitation en envergure, une face amont plane modifie completement le sillage proche des que re est superieur ou egal a 200
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Leweke, Thomas. "Etude expérimentale et modélisation du sillage d'un tore à bas nombre de Reynolds." Aix-Marseille 1, 1994. http://www.theses.fr/1994AIX11028.
Full textAbstract:
Cette these est consacree a l'etude des allees de vortex dans le sillage d'obstacles toriques de grands rapports d'aspect pour des nombres de reynolds entre 45 et 400. L'interet de la geometrie du tore reside dans l'absence d'effets de bord, qui peuvent fortement influencer le sillage derriere les obstacles cylindriques. Dans le regime periodique du sillage, l'etude experimentale en soufflerie montre l'existence de modes discrets de l'allee de vortex sous forme d'anneaux ou d'helices de vorticite. Les mesures de phase, d'amplitude et de frequence des fluctuations de vitesse, qui caracterisent ces modes, sont comparees aux previsions du modele dynamique de ginzburg-landau, qui a ainsi pu etre valide dans un grand intervalle du nombre de reynolds. Ce modele permet ensuite d'identifier de facon qualitative et quantitative deux instabilites secondaires de l'allee de vortex: 1) l'instabilite d'eckhaus des modes en helices pour des faibles nombres de reynolds qui a ete observee de facon precise pour la premiere fois dans cette etude; 2) l'instabilite de benjamin-feir pour tous les modes periodiques aux grands nombres de reynolds, precedant la transition a la turbulence classique dans le proche sillage. L'etude experimentale sur les tores et le modele de ginzburg-landau donnent un grand nombre de nouveaux renseignements sur les sillages en general, concernant leur dynamique et leur tridimensionnalite a faible nombre de reynolds et leur transition vers la turbulence
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Ormières, Delphine (19. "Etude expérimentale et modélisation du sillage d'une sphère à bas nombre de Reynolds." Aix-Marseille 1, 1999. http://www.theses.fr/1999AIX11017.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l'etude du sillage d'une sphere dans la gamme de nombre de reynolds 100, 400 afin d'analyser en detail les differentes sequences du passage d'un ecoulement stationnaire axisymetrique au regime oscillant pleinement tridimensionnel. Le regime periodique a ete completement caracterise par les mesures de frequence, d'amplitude, de phase et de longueur d'onde des fluctuations de vitesse. Ces resultats ont ete compares au modele d'oscillateur non-lineaire de landau, apres avoir etabli l'evolution spatiale du mode global au voisinage du seuil d'oscillation. L'energie du maximum des fluctuations de vitesse varie lineairement avec le nombre de reynolds. Les regimes forces ont mis en evidence : regimes transitoires donnant l'echelle de temps caracteristique, resonance sous-critique, synchronisation supercritique et trainage en frequence.
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Xu, Bingrui. "Hydrodynamique de fluides élancés à bas nombres de Reynolds." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS074/document.
Full textAbstract:
Le sujet de cette thèse est l'hydrodynamique de corps minces (feuilles) et élancés (filamenteux) de fluide visqueux immergés dans un second fluide ayant une viscosité différente. Nous nous concentrons sur deux exemples : la subduction de la lithosphère océanique et le flambage de fils visqueux dans microcanaux divergents, les deux ont un nombre de Reynolds caractéristique Re<<1. Pour le cas de la subduction d'une feuille mince, nous proposons une hybride méthode «boundary integral & thin sheet» (BITS). Après la validation en comparant ses prévisions avec celles de la boundary-element méthode, deux solutions instantanées et dépendant du temps sont effectués pour analyser la subduction avec la méthode BITS. L'analyse à l'échelle de la vitesse d'immersion normalisée en fonction de «la rigidité en flexion» de la feuille est confirmée par nos prédictions numériques. Pour des rapports de viscosité modérée (≈100), la feuille amincit sensiblement quand elle coule, mais pas assez pour conduire à la «rupture de la dalle» que l'on observe dans plusieurs zones de subduction sur Terre. Ensuite, le code BLEU parallèle pour écoulements polyphasiques est utilisé à simuler pliage visqueux tridimensionnel dans des microcanaux divergent. Nous avons réalisé une étude paramétrique comprenant cinq simulations dans lequel le rapport de débit volumétrique, le rapport de viscosité, le nombre de Reynolds, et la forme de la chaîne ont été modifiées par rapport à un modèle de référence. Le fil devient instable à une instabilité de pliage en raison de la contrainte de compression longitudinale. L'axe de pliage initial peut être parallèle ou perpendiculaire à la dimension étroite de la chambre. Dans le premier cas, le pliage transforme lentement au pliage perpendiculaire au moyen d'une torsion, ou peut disparaître totalementThe hydrodynamics of thin (sheet-like) and slender (filamentary) bodies of viscous fluid immersed in a second fluid with a different viscosity is studied. Here we focuses on two examples: the subduction of oceanic lithosphere and the buckling of viscous threads in diverging microchannels, both have a characteristic Reynolds number Re<<1. A hybrid boundary integral & thin sheet method (BITS) is build for the subduction of 2D immersed sheet. After the validation by comparing with the results of full boundary elements method, both instantaneous and time-dependant soloutions are done to analyze the subduction with the BITS method. The scaling analysis of the normalized sinking speed V/V_Stokes as a function of the sheet's 'flexural stiffness' is confirmed by our numerical predictions. For moderate viscosity ratios (≈100), the sheet thins substantially as it sinks, but not enough to lead to the ‘slab breakoff’ that is observed in several subduction zones on Earth. Next, the parallel code BLUE for multi-phases flows is used to simulate the 3-dimensional viscous folding in diverging microchannels. We performed a parameter study comprising five simulations in which the flow rate ratio, the viscosity ratio, the Reynolds number, and the shape of the channel were varied relative to a reference model. The thread becomes unstable to a folding instability due to the longitudinal compressive stress. The initial folding axis can be either parallel or perpendicular to the narrow dimension of the chamber. In the former case, the folding slowly transforms via twisting to perpendicular folding , or may disappear totally
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Herpin, Sophie. "Etude de l'influence du nombre de Reynolds sur l'organisation de la turbulence de paroi." Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00577096.
Full textAbstract:
Ce travail est une étude expérimentale de l'influence du nombre de Reynolds sur les caractéristiques des tourbillons longitudinaux et transverses de la turbulence de paroi. Une campagne de mesure par PIV stéréoscopique est réalisée dans des plans longitudinaux/normaux à la paroi (XY), et dans des plans normaux/transversaux (YZ) des couches limites de la soufflerie du LML et du tunnel à eau du LTRAC, à six nombre de Reynolds compris entre Re_\theta=1300 et Re_\theta=18950. Les mesures ont une bonne résolution spatiale et une faible incertitude. La base de données est validée au travers de l'analyse de grandeurs statistiques de l'écoulement (moyenne et RMS de la vitesse, histogramme des fluctuations, spectres de puissance) , comparées à des profils de référence issus de la théorie, de mesures fils-chauds ou de données DNS. Une détection de tourbillon, basée sur le fit d'un tourbillon d'Oseen autour des maxima de "swirling strength", est ensuite entreprise sur les données stéréo-PIV ainsi que sur des données DNS à Re_\tau=950. L'évolution des caractéristiques des tourbillons (rayon, vorticité, circulation, vitesse de convection) avec la distance "y" à la paroi est ensuite analysée dans deux représentions adimensionnées: l'une en unités de paroi, et l'autre en unités de Kolmogorov. Une bonne universalité en nombre de Reynolds est obtenue en unités de paroi dans la zone tampon et la zone logarithmique, mais pas dans la zone externe de l'écoulement. Les unités de Kolmogorov permettent d'obtenir une bonne universalité dans les trois zones étudiées, à la fois en Reynolds et en "y". Finalement, les mécanismes responsables de la génération des tourbillons sont discutés
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Andreotti, Marcelo. "Ecoulements à bulles : micro-structuration et agitation induite à nombre de Reynolds particulaire modéré." Grenoble INPG, 2009. http://www.theses.fr/2009INPG0027.
Full textAbstract:
Dans la problématique des écoulements diphasiques à fort couplage hydrodynamique, l’étude présentée analyse les caractéristiques locales des écoulements homogènes à bulles sphériques et monodispersées, en nous fixant un nombre de Reynolds particulaire de Rep = O(10). Plus spécifiquement nous sommes intéressés sur le rôle de l’agitation induite par la phase dispersée sur l’écoulement de la phase continue liquide. Pour répondre à cet objectif, ce travail a associé deux approches, l’une expérimentale et l’autre numérique. A partir de la mesure des fluctuations de la composante axiale de la vitesse de la phase continue, nous avons mis en évidence un changement de comportement de l’agitation induite avec le taux de vide à Rep fixé. Cette rupture de comportement a été confirmé par des mesures plus fines telles que celle de la distribution de la densité de paire. Les résultats numériques confirment la formation d’une microstructure proche de la particule-test ainsi que le mécanisme d’écrantage de la vitesse perturbéeThe induced agitation and the microstructure has been investigated in homogeneous bubbly flows for particulate Reynolds numbers Re(p) about 10. More specifically we are interested on the role of the agitation induced by the dispersed phase on the flow of the continues liquid phase. To meet this aim, this work associated two approaches : on experimental and the other numerical. The measurements show a rupture in the behaviour on the evolution of the liquid agitation with the void fraction for a fixed Re(p). The numerical results confirm the presence of the microstructure in the surrounding test-bubble and the first-order disturbance velocity extinguish at large distances from the test-bubble
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Bonnefoi, Christophe. "Contribution à l'étude des instabilités thermoconvectives en conduite rectangulaire chauffée par le bas." Ecole Polytechnique Universitaire (Marseille), 2003. http://www.theses.fr/2003AIX10114.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans ce mémoire concerne les instabilités thermoconvectives en conduite rectangulaire chauffée par le bas. Il s'agit essentiellement d'une description phénoménologique numérique et expérimentale dans lequel les instruments de mesure sont l'acquisition de température dans une section droite ainsi qu'un dispositif de PIV pour la mesure des champs de vitesses. Il s'agit en fait d'une première étape dans laquelle sera proposée une approche du mécanisme de ces fluctuations. Dans cette étude nous nous sommes orientés vers la description des phénomènes pour une large bande de valeurs des nombres de Rayleigh et Reynolds. C'est alors plutôt une recherche sur la continuité des phénomènes ou, au contraire, sur leur disparité qui a été le fil conducteur de ce travailThe work presented in this memory relates to thermoconvectives instabilities in rectangular control heated by bottom. It acts primarily of a numerical and experimental phenomenologic description in which the measuring instruments are the acquisition of temperature in a cross-section as well as a device of PIV for the measurement of the velocity fields. It is acted in fact of a first stage in which an approach of the mechanism of these fluctuations will be proposed. In this study we directed ourselves towards the description of the phenomena for broad band of values of the numbers of Rayleigh and Reynolds. It is then rather a research on the continuity of the phenomena or, on the contrary, on their disparity which was the discussion thread of this work
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Pignatel, Florent Jean-François Marc. "Sédimentation de particules : du régime visqueux au régime inertiel." Aix-Marseille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010AIX11029.
Full textAbstract:
Cette thèse présente deux cas originaux de sédimentation inhomogène. Nous avons montre qu'un jet cylindrique de particules non browniennes a bas nombre de Reynolds est instable. Différents régimes ont été identifies dépendant fortement de la fraction volumique ø mais aussi du rapport de taille entre les particules et le jet. En régime dilue ( ø ≤20%), la modélisation des particules par des forces ponctuelles montre que l'origine de l'instabilité observée vient des seules interactions hydrodynamiques a longue portée et que le caractère aléatoire et discret de la suspension joue un rôle important dans la dynamique observée. Une instabilité apparait également pour des jets plus concentres ( ø≥ 40%). Dans une deuxième partie, des expériences et simulations numériques montrent que la sédimentation d'un nuage sphérique de particules a nombre de Reynolds petit mais différente zéro présente deux régimes inertiels d'origines distinctes : une origine macroscopique caractérisée par un nombre de Reynolds a l'échelle du nuage Rec et une origine particulaire caractérisée par une longueur d'inertie l adimensionnée par le rayon initial du nuage R0. Ce dernier regime est gouverne par les interactions d'OseenThis thesis presents two original cases of inhomogeneous sedimentation. We showed that a cylindrical jet of non-Brownian particles at low Reynolds number is unstable. Different regimes, that depend strongly on the volume fraction and ratio of the particle and the jet size, were identifed. In the dilute regime ( ø ≤20%), modeling particles as point forces demonstrates that the origin of the observed instability is the long-range hydrodynamic interactions and that the random and discrete features of the suspension plays an important role in the observed dynamics. An instability is also seen for concentrated jets ( ø≥ 40%). In the second case, experiments and numerical simulations show that the sedimentation of a spherical cloud of particles at low, but finite, Reynolds number presents two inertial regimes with different origin: a macroscopic origin characterised by a Reynolds number Rec at the cloud scale and a particulate origin characterised by an inertial length l made dimensionless by the initial radius of the cloud R0. Oseen interactions govern this latter regime
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Le, Galudec Olivier. "Étude de la diffusivité turbulente au sein d'un écoulement à très haut régime en attaque longitudinale d'un faisceau de tubes." Nancy 1, 1991. http://www.theses.fr/1991NAN10404.
Full textAbstract:
La présente thèse concerne l'étude de la diffusivité turbulente dans un faisceau de tubes à pas carré pour de très hauts nombres de Reynolds. L'étude est menée au moyen d'injection d'un contaminant dont la concentration est mesurée par une méthode électrochimique conjointement, une étude numérique est effectuée à l'aide d'un modèle de turbulence à deux équations
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Bos, Wouter. "Mélange d'un scalaire passif dans les écoulements turbulents." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2005. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/wbos.pdf.
Full textAbstract:
Le mélange d'un scalaire passif par un écoulement turbulent est étudié. D'abord, la simulation numérique directe (DNS), la simulation des grandes échelles (LES) et des arguments dimensionnels sont employés pour étudier le spectre du flux de scalaire dans une turbulence isotrope avec un gradient moyen uniforme de scalaire. Une loi d'échelle est dérivée. Cette loi conduit à des pentes du spectre variant entre -5/3 et -7/3 en zone inertielle. De premiers résultats de LES plaident en faveur d'un comportement en K-2. Ensuite, en utilisant une fermeture en deux points (EDQNM), nous montrons qu'aux nombres de Reynolds très élevés, le spectre de flux de scalaire dans la zone intertielle se comporte en K-7/3. Ce résultat est en accord avec l'analyse dimensionnelle classique de Lumley (1967). Aux nombres de Reynolds correspondant aux expériences de laboratoire, la fermeture conduit à des spectres plus près de K-2. Nous montrons ensuite que le comportement en K-2 trouvé en LES est induit par le forçage à grande échelle. La fermeture est alors appliquée au cas des écoulements homogènes cisaillés et les spectres du flux de scalaire longitudinal et transverse sont étudiés. Le spectre du flux longitudinal est trouvé proportionnelle à K/-23/9. Ce résultat est en accord avec l'expérience mais est en désaccord avec l'analyse dimensionnelle classique. Finalement, nous montrons que le lien entre la dispersion de particules et le mélange d'un scalaire permet de formuler une fermeture en deux points et un temps qui ne nécessite l'introduction d'aucune constante dans le modèleThe mixing of a passive scalar in turbulent flow is studied. First, Direct Numerical Simulation (DNS), Large Eddy Simulation (LES) and dimensional arguments are used to investigate the scalar flux spectrum in isotropic turbulence with a mean scalar gradient. A scaling law allowing for inertial range slopes varying from -5/3 to -7/3 is derived. The LES results support a K-2 expression. Subsequently, using a two-point closure (EDQNM), we show that at very high Reynolds numbers, the scalar flux spectrum in the intertial range behaves as predicted by the classical dimensional analysis of Lumley (1967) and scales as K-7/3. At Reynolds numbers corresponding to laboratory experiments the closure leads to a spectrum closer to K-2. It is shown that the K-2 scaling in the LES in induced by large scale forcing. The closure is then applied to homogeneous shear flow and the spectra of cross-stream and streamwise scalar fluxes are investigated. The streamwise scalar flux spectrum is found to scale as K-23/9. This result is in agreement with experiments but disagrees with classical dimensional analysis. Eventually, we show that the link between particle dispersion and scalar mixing allows to formulate a Markovian two-point closure for the velocity and scalar that does not involve any model constant
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Renard, Nicolas. "Simulations numériques avancées et analyses physiques de couches limites turbulentes à grand nombre de Reynolds." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066041/document.
Full textAbstract:
Mieux comprendre les spécificités de la dynamique des couches limites à grand nombre de Reynolds malgré les contraintes métrologiques et son coût de simulation numérique est crucial. A titre d'exemple, cette dynamique peut déterminer plus de la moitié de la traînée d'un avion en croisière. Décrire la turbulence pariétale peut guider la résolution numérique d'une partie des fluctuations à un coût maîtrisé par des stratégies WMLES (simulation des grandes échelles avec modèle de paroi). Les présentes analyses physiques de couches limites turbulentes incompressibles à gradient de pression nul et à grand nombre de Reynolds s'appuient sur des simulations numériques avancées. Après validation d'une base de données, le frottement moyen pariétal est décomposé selon l'identité FIK (Fukagata et al. (2002)), dont l'application malgré le développement spatial est discutée. Une analyse spectrale montre que les grandes échelles (\lambda_x > \delta) contribuent à environ la moitié du frottement vers Re_\theta = 10^4. Les limitations de l'identité FIK motivent la dérivation d'une décomposition physique de la génération du frottement dont le comportement asymptotique est alors relié à la production d'énergie cinétique turbulente dans la zone logarithmique. Pour mieux reconstruire les spectres spatiaux, une nouvelle méthode d'estimation de la vitesse de convection turbulente en fonction de la longueur d'onde des fluctuations, adaptée au développement spatial et à des signaux temporels de durée finie, est dérivée, interprétée et évaluée à Re_\theta = 13000. Certaines des conclusions éclairent des modifications d'une stratégie WMLES, le mode III de la méthode ZDESBetter understanding the specificities of the dynamics of high-Reynolds number boundary layers despite metrological constraints and its numerical simulation cost is crucial. For instance, this dynamics can determine more than half of the drag of a cruising aircraft. Describing wall turbulence can guide the numerical resolution of some of the fluctuations at a limited cost by WMLES strategies (wall-modelled large eddy simulation). The present physical analyses of zero-pressure gradient incompressible turbulent boundary layers at high Reynolds number rely on advanced numerical simulations. After validating a database, mean skin friction is decomposed by means of the FIK identity (Fukagata et al. (2002)), whose application despite the spatial growth is discussed. A spectral analysis shows that the large scales (\lambda_x > \delta) contribute approximately half of the friction near Re_\theta = 10^4. The limitations of the FIK identity motivate the derivation of a physical decomposition of the generation of friction whose asymptotic behaviour is then related to turbulent kinetic energy production in the logarithmic layer. In order to better reconstruct spatial spectra, a new method to estimate the turbulent convection velocity as a function of the wavelength of the fluctuations, adapted to spatial growth and to temporal signals of finite duration, is derived, interpreted, and assessed at Re_\theta = 13000. Some of the conclusions enlighten modifications to a WMLES strategy, mode III of the ZDES method
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Hafidi, Imad Bayada Guy Jai Mohammed Ciuperca Sorine Lionel. "Sur l'existence de position d'équilibre dans des mécanismes lubrifiés." Villeurbanne : Doc'INSA, 2006. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=hafidi.
Full text
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Candelier, Fabien. "Étude du mouvement libre d'une particule dans un fluide en rotation solide à faibles nombres de Reynolds : mise en évidence des forces d'histoire et d'inertie." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2005. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_2005_CANDELIER_F.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré à une étude théorique et expérimentale du mouvement d'une particule sphérique solide, fluide ou gazeuse relâchée dans un fluide en rotation solide verticale et à faibles nombres de Reynolds et de Taylor. A cet effet, nous avons conçu un dispositif expérimental constitué d'un cylindre tournant, rempli d'huile de silicone et dans lequel sont relâchées nos particules. Au cours de nos expériences ces dernières sont filmées avec une caméra rapide, ce qui nous permet de mesurer avec précision l'évolution temporelle de leurs coordonnées spatiales. L'analyse théorique, qui s'inscrit dans une thématique de recherche relativement ancienne, corrobore l'étude de Herron, Davis et Bretherton (1975) en ce qui concerne les particules solides, et généralise leurs résultats au cas des inclusions fluide et gazeuse: bien que les vitesses de sédimentation des particules et les vitesses de migration dans le plan horizontal soient découplées, celles-ci sont affectées par la vitesse de rotation imposée au cylindre. Par ailleurs, et conformément à l'analyse théorique de Miyazaki (1995), nous observons que le mouvement horizontal de nos particules est correctement décrit par l'équation de mouvement de Boussinesq-Basset obtenue après analyse de l'écoulement de perturbation dans un référentiel non tournant et après avoir négligé, bien que cela ne soit pas tout à fait légitime, la contribution horizontal des effets d'inertieThe motion of a spherical inclusion released in a vertical solid-body rotation flow is investigated theoretically and experimentally. Solid spheres, bubbles and drop are considered. The particle Reynolds number and the Taylor number nimber are smaller than unity. The motion equations of the inclusion are obtained by revisiting the hydrodynamic equations. The axial (vertical) motion and the horizontal motion are uncoupled, even though they are sensitive to the rotation rate of the flow. Analytical solutions of the particle motin equation are compared to experimental results obtained by releasing a particle in a rotating tank filled-up with silicone oil. For solid spheres and bubbles, both the terminal velocity and the particle ejection rate (or trapping rate) predicted by the theory agree with experiments, without any empirical adjustment. Ln particular, the experimental device enables to check the validity of various theories involving solid or fluid inclusions with or without inertia or history effects. Ln agreement with Miyazaki's theory (1995), the mobility tensor of Herron, Davis and Bretherton (1975), obtained by writing the fluid motion equations in the rotating frame, accurately predicts the horizontal particle trajectory, like the Boussinesq-Basset equation obtained by writing the fluid motion equations in the non-rotating frame and neglecting the horizontal contribution of inertia effects
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Hafidi, Imad. "Sur l'existence de position d'équilibre dans des mécanismes lubrifiés." Lyon, INSA, 2005. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0081/these.pdf.
Full textAbstract:
Le travail traite de l'analyse dynamique d'un système mécanique constitué de deux surfaces rigides l'une est en mouvement par rapport à l'autre. La surface inférieur est plane animé d'une vitesse horizontal, la surface supérieure est mobile. L'espace entre les deux surfaces est rempli de fluide lubrifiant incompressible ou compressible dans le contexte de mécanique des films minces, ce fluide obéit à l'équation de Reynolds. La première partie de ce travail porte sur un problème dynamique incompressible. On étudie d'abord le comportement asymptotique de la solution de l'équation et de l'inéquation de Reynolds quand la hauteur tend vers 0 pour différentes formes géométriques de celle-ci. Ensuite, nous nous intéressons à l'étude de l'équilibre de notre système dynamique pour le cas de deux degrés de liberté du mouvement de la surface supérieure. L'existence est montrée dans le cas de l'inéquation de Reynolds en dimension 1 et pour des surfaces planes en dimension 2, pour une forme géométrique plus générale, on obtient une existence conditionnelle. La fin de cette partie est consacrée au problème dynamique pour le quel l'existence est montrée dans le cas d'un seul degré de liberté. La deuxième partie est dédiée pour un problème compressible. On étudie aussi le comportement asymptotique en adaptant les techniques acquises dans la première partie avec la nonlinéarité de l'équation de Reynolds compressible. Dans le dernier chapitre on montre l'existence et l'unicité de la solution de l'équation de Reynolds compressible parabolique sous des hypothèses faibles que celles cité dans d'autres travauxThe work treats dynamic analysis of a mechanical system which is consist in two rigid surfaces in relative motion. The bottom surface, assumed planar and horizontal, moves with a constant horizontal translation velocity while the upper surface is mobile. The contact between the bodies is mediated by a lubricant fluid, which can be assumed incompressible or compressible. Under the thin-film hypothesis, the fluid pressure satisfies the Reynolds equation. The first part of this work concerns an incompressible dynamic problem. We first study the asymptotic behavior of solution of both equation and inequation of Reynolds when the normalized distance between the rigid surfaces tends to zero for different geometric shapes. Then, we are interested in the study of dynamic system equilibrium in the case of two freedom degrees of the upper surface motion. The existence is proven in the case of the inequation of Reynolds in dimension 1 and for plane surfaces in dimension 2, for a general geometrical shape, one obtains a conditional existence. The end of this part, the dynamic problem for which the existence is proved in the case of only one degree of freedom is studied. The second part of this work is dedicated for a compressible problem. We also study the asymptotic behaviour by adapting techniques acquired in the first part with the nonlinearity of the compressible equation of Reynolds. In the last chapter, we proved the existence and the uniqueness of the solution of the equation of compressible Reynolds parabolic under weak hypothesis that those quoted in other works
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Chehata, Gomez Daniel. "Fluctuations et fronts en sédimentation de sphères." Aix-Marseille 1, 2007. http://www.theses.fr/2007AIX11051.
Full text
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Benarafa, Younes. "Application du couplage RANS / LES aux écoulements turbulents à haut nombre de Reynolds de l'industrie nucléaire." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011371.
Full textAbstract:
La difficulté principale de réaliser la simulation numérique d'un écoulement turbulent à haut nombre de Reynolds est de préserver la capture des effets instationnaires sans induire un coût de calcul prohibitif. Nous avons, tout d'abord, exhibé les principaux défauts des simulations des grandes échelles avec un modèle de paroi standard dans une configuration de canal plan bi-périodique dans un contexte de maillage grossier. Dans ce cadre, nous avons proposé deux approches basées sur une stratégie de couplage RANS/LES pour corriger pour corriger ces défauts. La première repose sur l'application du modèle de paroi TBLE à une simulations des grandes échelles, qui consiste à résoudre des équations de couche limite simplifiées et instationnaires avec une modélisation de type RANS dans la zone proche paroi. La seconde consiste à réaliser simultanément un calcul RANS et une simulation des grandes échelles dont le champ filtré moyen sera corrigé grâce au calcul RANS par l'intermédiaire d'un terme de forçage. Ces différentes méthodes de modélisations ont été implémentéesdanns le code de calcul TRIO_U du CEA Grenoble. Les configurations étudiées sont le canal plan bi-périodique et un écoulement pariétal dans une matrice d'obstacles cubiques. Les deux approches fournissent des résultats encourageants et permettent d'effectuer des simulations instationnaires à un coût numérique réduit.
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Marchand, Muriel. "Propriétés statistiques des petites structures dans les écoulements turbulents : influence du nombre de Reynolds sur l'intermittence." Grenoble INPG, 1994. http://www.theses.fr/1994INPG0138.
Full textAbstract:
Une etude experimentale du champ de vitesse et de temperature (consideree comme un scalaire passif) a ete realisee dans divers ecoulements pleinement turbulents (jet, turbulence de grille, soufflerie s1 de l'onera), pour une large gamme de nombres de reynolds. En ce qui concerne la vitesse, des outils statistiques tels que la representation spectrale de l'energie, les densites de probabilite globales et conditionnelles, ou les moments des fonctions de structure, ont permis de mettre en evidence le role determinant du taux de transfert d'energie dans l'intermittence en turbulence tridimensionnelle. Une nouvelle representation, log-similaire, a ete proposee, afin de quantifier le niveau d'intermittence d'un ecoulement turbulent. Cette representation universelle c'est-a-dire valable quel que soit le type de l'ecoulement et son nombre de reynolds qui est incompatible avec l'existence de lois d'echelles absolues, est en bon accord avec les predictions de l'approche variationnelle de la turbulence. En ce qui concerne le champ de temperature, les donnees experimentales indiquent clairement que les proprietes statistiques de ce scalaire different de celles de la vitesse. En particulier, les densites de probabilite globales et conditionnelles montrent que, d'une part, la distribution de ce scalaire est quasi-exponentielle en l'absence d'un gradient longitudinal de temperature et d'autre part, l'intermittence se manifeste de facon plus complexe que pour la vitesse, faisant intervenir le taux de transfert de la variance de temperature
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Oualha, Khaled. "Étude expérimentale et numérique de l'hydrodynamique de l’écoulement dans un réacteur continu." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2017. http://www.theses.fr/2017USPCD082/document.
Full textAbstract:
Au cours de ce travail de thèse, sur l'hydrodynamique de l'écoulement dans le un réacteur continu, où les propriétés des nanomatériaux élaborés dépendent des caractéristiques morphologiques et structurales de la solution colloïdale issue du réacteur, nous avons d'abord optimisé les conditions d'utilisation (Re ≈ 6000), ainsi que la géométrie du T-mélange dans le but d'améliorer la qualité du micro-mélange. Ensuite, des mesures expérimentales ont permis de vérifier que la condition de Damköhler est respectée (Da ≤ 1). Enfin, ce résultat a été validé numériquement. Au delà de cette valeur de Re critique (Re* ≈ 8000), nous avons mis en évidence le phénomène de cavitation dans le T-mélange. Ce phénomène à été étudié expérimentalement, par des mesures SLS, et numériquement par des simulations CFD. Les résultats obtenus par ces deux approches concordent. Enfin, des mesures DLS ont été effectuées pour étudier et caractériser les bulles de cavitation. Ces dernières ont permis d'évaluer la taille des bulles ainsi que leur trajectoire le long de l'axe Z à la sortie du T-mélange. Cette étude a été suivie par des simulations numériques de la cavitation et du modèle multiphasique dans notre écoulement. Les deux études, expérimentale et numérique, ont confirmé que la diminution de l'intensité de la lumière diffusée mesurée par SLS le long de l'axe Z est due à l'évolution du nombre et de la taille des bullesDuring this Phd work, on the hydrodynamics of flow in a continuous reactor, where the properties of the elaborated nanomaterials depend on the morphological and structural characteristics of the colloidal solution out coming from the reactor, we first optimized the conditions of use of the latter (Re ≈ 6000), as well as the geometry of the T-mixer in order to improve the quality of the micro-mixing. Then, experimental measurements allowed us to verify that the condition of Damköhler is respected (Da ≤ 1). Finally, this result has been validated numerically. Beyond this Re critical value (Re * ≈ 8000), we have highlighted the phenomenon of cavitations in the T-mixer. This phenomenon has been studied experimentally, by SLS measurements, and numerically by CFD simulation. The results obtained by these two approaches are in agreement. Finally, DLS measurements were made to study and characterize cavitations bubbles. These measurements allowed us to evaluate the size of the bubbles as well as their trajectory along the Z axis 121 at the outlet of the T-mixer. This study was followed by numerical simulations of the cavitations and the multiphase model in our flow. Both experimental and numerical studies confirmed that the decrease in the intensity of scattered light measured by SLS along the Z axis is result to the changes of the number and the size of bubbles
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Coiffet, Francois. "Etude statistique du champ de pression à proximité des jets axisymétriques turbulents à haut nombre de Reynolds." Phd thesis, Université de Poitiers, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00144345.
Full textAbstract:
Le champ proche des jets est une zone où cohabitent des contributions de pression de nature hydrodynamique et acoustique. Leurs caractéristiques sont méconnues, conduisant à une définition controversée des frontières de cette région ainsi qu'à l'impossibilité d'y prédire les niveaux de pression effectivement rencontrés. Cette zone présente un fort intérêt pour l'étude de la dynamique du jet ainsi que pour celle du rôle que peuvent jouer les structures cohérentes dans les mécanismes de génération de bruit aéroacoustique. L'étude présentée ici porte sur un jet subsonique, de nombre de Mach Mj=0,3, et un jet supersonique, Mj=1,4. Elle s'appuie sur des mesures acoustiques en champs proche et lointain ainsi que des mesures de pression champ proche synchrones à des mesures de vitesse dans l'écoulement par vélocimétrie laser à effet Doppler (LDV). Une interaction forte entre les deux contributions de pression est mise en évidence par des pertes de cohérence importantes. Ce phénomène, dont un modèle est proposé, permet de définir précisément la frontière du champ proche par le produit du nombre d'onde et de la position radiale kr=1,3. L'analyse par décomposition orthogonale aux valeurs propres (POD), sur la base de laquelle est également proposée une méthode de normalisation des données, montre le caractère très cohérent du champ de pression proche à basse fréquence ainsi que l'importance de la prise en compte des contributions azimutales. Une séparation des contributions hydrodynamique et acoustique de pression est obtenue grâce à un filtrage POD. La champ de pression instantanée est déterminé sur une surface entourant le jet grâce à une extension au domaine spectral de l'estimation stochastique linéaire (LSE). Ces données sont utilisées pour estimer le rayonnement acoustique du jet par une formulation intégrale de Kirchhoff ainsi que pour extraire la structuration tridimensionnelle de l'écoulement.
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Assou, Yao Alipoé. "Etudes des interactions particules-parois dans un écoulement à faible nombre de Reynolds approche par interféromètrie-laser /." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376114258.
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Hamma, Laurence. "Etude de la diffusion de la chaleur en aval d'un cylindre chauffé à faible nombre de Reynolds." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37614238s.
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Perrin, Rodolphe Braza Marianna. "Analyse physique et modélisation d'écoulements incompressibles instationnaires turbulents autour d'un cylindre circulaire à grand nombre de Reynolds." Toulouse : INP Toulouse, 2006. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000120.
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Assou, Yao Alipoé. "Etude des interactions particules-paroi dans un ecoulement a faible nombre de reynolds : approche par interferometrie-laser." Paris 6, 1988. http://www.theses.fr/1988PA066027.
Full textAbstract:
On se limite au cas d'une particule spherique dans un fluide visqueux. Etude experimentale de la trajectoire de la sphere en chute libre dans un fluide au repos au voisinage immediat d'une paroi plane horizontale
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Le, Masson Stéphane. "Contrôle de l'instabilité de Benard-Von Karman en aval d'un obstacle chauffé à faible nombre de Reynolds." Rouen, 1991. http://www.theses.fr/1991ROUES048.
Full textAbstract:
Cette étude expérimentale porte sur le contrôle de l'instabilité de Benard-Von Karman en aval d'un obstacle chauffé à faible nombre de Reynolds (30
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Coiffet, François. "Etude statistique du champ de pression à proximité des jets axisymétriques turbulents à haut nombre de Reynolds." Poitiers, 2006. http://www.theses.fr/2006POIT2345.
Full textAbstract:
Le champ proche des jets est une zone où cohabitent des contributions de pression de nature hydrodynamique et acoustique. Leurs caractéristiques sont méconnues, conduisant à une définition controversée des frontières de cette région ainsi qu'à l'impossibilité d'y prédire les niveaux de pression effectivement rencontrés. Cette zone présente un fort intérêt pour l'étude de la dynamique du jet ainsi que pour celle du rôle que peuvent jouer les structures cohérentes dans les mécanismes de génération de bruit aéroacoustique. L'étude présentée ici porte sur un jet subsonique, de nombre de Mach Mj=0,3, et un jet supersonique, Mj=1,4. Elle s'appuie sur des mesures acoustiques en champs proche et lointain ainsi que des mesures de pression champ proche synchrones à des mesures de vitesse dans l'écoulement par vélocimétrie laser à effet Doppler (LDV). Une interaction forte entre les deux contributions de pression est mise en évidence par des pertes de cohérence importantes. Ce phénomène, dont un modèle est proposé, permet de définir précisément la frontière du champ proche par le produit du nombre d'onde et de la position radiale kr=1,3. L'analyse par décomposition orthogonale aux valeurs propres (POD), sur la base de laquelle est également proposée une méthode de normalisation des données, montre le caractère très cohérent du champ de pression proche à basse fréquence ainsi que l'importance de la prise en compte des contributions azimutales. Une séparation des contributions hydrodynamique et acoustique de pression est obtenue grâce à un filtrage POD. La champ de pression instantanée est déterminé sur une surface entourant le jet grâce à une extension au domaine spectral de l'estimation stochastique linéaire (LSE). Ces données sont utilisées pour estimer le rayonnement acoustique du jet par une formulation intégrale de Kirchhoff ainsi que pour extraire la structuration tridimensionnelle de l'écoulement.
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Kahil, Yacine. "Simulation des grandes échelles d'écoulements turbulents autour de cylindres circulaires à un nombre de Reynolds sous critique." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066631.
Full textAbstract:
La thèse présente des études numériques avec analyse approfondie d'écoulements turbulents autour d'un ou plusieurs cylindres sur différentes configurations illustratives d'applications industrielles. L'objectif est de comprendre le comportement de l'écoulement et d'expliquer les phénomènes physiques qui apparaissent dans certaines configurations. A l'aide de la technique de la simulation des grandes échelles (LES), les champs instantanés de l'écoulement et les forces exercées sur les cylindres sont calculés. En variant la distance entre le centre des cylindres, plusieurs topologies de sillage apparaissent. Les simulations ont montré que pour les petits espacements, les configurations se comportent quasiment comme un corps unique. Cependant, pour les rapports intermédiaires, des instabilités apparaissent avec changement de comportement de l'écoulement et aussi des échappements tourbillonnaires qui auraient un grand effet sur les fluctuations des structures. Le but de notre travail est de définir les causes de ces instabilités et le moment de leur apparition. Pour les grands espacements, les structures se comportent comme un seul cylindre avec certaines différences pour ceux situés dans le sillage des cylindres en amont. En plus, l'influence de l'espacement sur les changements de mode et les structures qui en sont responsables sont présentée en détail. Les données obtenues dans cette thèse permettront d'une part d'aborder la configuration de faisceaux de tube avec un degré de confiance plus élevé. D'autre part, une base de données sera créée et mise à disposition de la communauté scientifique pour la validation des codes de calcul ou la compréhension approfondie des phénomènes physiques en jeu
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Perrin, Rodolphe. "Analyse physique et modélisation d'écoulements incompressibles instationnaires turbulents autour d'un cylindre circulaire à grand nombre de Reynolds." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2005. http://oatao.univ-toulouse.fr/7270/1/perrin1.pdf.
Full textAbstract:
L'écoulement turbulent autour d'un cylindre circulaire à grand nombre de Reynolds est analysé expérimentalement en utilisant les techniques PIV, PIV Stéréoscopique et PIV haute cadence. Les nombres de Reynolds étudiés correspondent à l'entrée de l'écoulement dans le régime critique, marqué par la diminution de la traînée, et où le point de transition rejoint le point de décollement et la couche limite devient turbulente. Le cylindre est placé en milieu confiné afin de permettre des comparaisons avec des simulations numériques effectuées sur un domaine réaliste. Une base de données permettant la validation et l'amélioration des modèles de turbulence pour les approches statistiques avancées est ainsi fournie. Une attention particulière est portée à la décomposition du mouvement en une composante organisée et une composante aléatoire. Pour ceci, la décomposition en moyenne de phase, puis la décomposition en modes propres orthogonaux (POD), sont appliquées et comparées. L'utilisation de la POD permet également une amélioration de l'évaluation des moyennes de phase. Les contributions des mouvements organisé et chaotique au tenseur des contraintes turbulentes, ainsi que les transferts d'énergie entre ces différentes composantes du mouvement sont ensuite analysés.
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Oceni, Abdou Gafari Manceau Rémi Borée Jacques. "Modélisation algébrique explicite à pondération elliptique pour les écoulements turbulents en présence de paroi." Paris : I-Médias, 2009. http://08.edel.univ-poitiers.fr/theses/index.php?id=2569.
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Harribey, Thibault. "Simulation numérique directe de la turbulence en présence d'une paroi ablatable." Toulouse, ISAE, 2011. http://www.theses.fr/2011ESAE0010.
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Lorsqu’une sonde rentre dans l’atmosphère à une vitesse hypersonique, le bouclier thermique reçoit plusieurs centaines de MW. M−2. Ce flux est absorbé par la paroi (composite C/C) grâce à des réactions physico-chimiques (oxydation, sublimation, etc. ). Les expériences de jet de plasma révèlent que cette perte de matière s’accompagne de l’apparition de rugosités spécifiques lorsque le régime de l’écoulement est turbulent. Dans ce contexte, cette thèse a pour objectif de caractériser, à la plus petite échelle de la turbulence (échelle de Kolmogorov), l’interaction entre l’écoulement turbulent et une paroi ablatable afin de mieux évaluer la formation de ces rugosités. La première phase de ce travail a ainsi consisté en la validation physique des phénomènes turbulents simulés, d’abord en configuration périodique puis en présence de surfaces de blocage pariétal. Pour cela, nous avons développé et adapté à une configuration de présence de paroi, une méthode de forçage spectral de la turbulence dont nous validons l’implémentation. Pour cela, un traitement statistique des résultats a été élaboré pour prendre en compte le caractère aléatoire de la turbulence. L’étude de l’évolution structurelle du matériau ablaté, couplé à un champ de vitesse turbulent, démontre alors l’influence du nombre de Reynolds de turbulence et de la taille des structures porteuses d’énergie, sur la vitesse de récession de la paroi et les motifs rugueux observés.
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Beluche, François. "Étude du sillage instationnaire d'un cylindre à nombre de Reynolds modéré par des techniques de visualisation et de vélocimétrie optique complémentaires." Lille 1, 1986. http://www.theses.fr/1986LIL10133.
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Liberge, Erwan. "Réduction de modèles par POD-Galerkin pour les problèmes d'interaction fluide-structure." La Rochelle, 2008. http://www.theses.fr/2008LAROS225.
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Motivés par la construction de modèles réduits en interaction fluide structure, nous avons étudié l’application de la POD dans ce domaine. Cette méthode a été choisie suite à son utilisation en mécanique des fluides, domaine dans lequel elle a largement fait ses preuves. Nous avons donc dans un premier temps présenté et rappelé les principaux résultats de la POD. Ces résultats ont été illustrés sur l'équation de Burgers monodimensionnelle et un écoulement à faible Reynolds autour d'un cylindre. La décomposition Bi-orthogonale (BOD) a également été testée pour ces deux cas, celle-ci n'améliorant pas les résultats obtenus par la POD. La POD pour l'étude de structures en vibration a également été testée. Ensuite, nous avons étudié son application pour des problèmes d'interaction fluide structure. La complexité tient dans le caractère mobile des domaines alors que la base POD est spatiale et indépendante du temps. Pour remédier à cet inconvénient, on propose d'établir une base POD pour un champ de vitesse global défini sur un domaine fixe. On introduit pour cela un domaine de référence fixe contenant l'ensemble des configurations mobiles sur un intervalle de temps. On obtient ainsi une base POD pour un champ de vitesse fluide et solide. On a ensuite proposé l'écriture d'un modèle réduit pour des problèmes traitant d'interaction entre un fluide et un solide rigide. Pour cela, une formulation multiphasique du type domaine fictifs a été utilisée. Cette méthode est testée avec succès sur un cas monodimensionnel et trois cas bidimensionnels, traitant un fluide initialement au repos, ensuite un écoulement à nombre de Reynolds modéré, et un dernier exemple à fort nombre de ReynoldThe subject of this thesis is a contribution of Reduced order modelisation for Fluid-Structure interaction problems. The chosen method method of this thesis is the the Proper Orthogonal Decomposition (POD), since it had already been sucessfully applied in fluid mechanics. First, the POD and it principal results are presented in fluid mechanics context. This results are illustrated on the Burgers equation and a fluid flow at low reynolds around a cylinder. The Biorthogonal decomposition has also been tested and gave the same results as the POD. The POD has been also applied for structures in vibration. Next, the POD application for fluid structure interaction problem has been studied. The complexity of this subject area is due to the fact that the POD basis is spatial and the domain are moving. The proposed solution consists in using a reference fixe domain, which contains all the time variant domain, and the POD basis has been computed for the global (fluid and solid) velocity field obtained on this reference domain. Next, a low order dynamical system using POD modes for fluid solid rigid interaction problem has been presented. The low order dynamical system has been established using a multiphasic formulation. This method has been tested with succes on a one dimensional case and three bidimensional example. The first bidimensionel example considers a fluid velocity field less than the solid velocity field , the second a low Reynolds number and the last a high Reynolds number for the fluid velocity field
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Reinaud, Jean. "Analyse physique par simulations numériques lagrangiennes de couches de mélange à densité variable." Toulouse, INPT, 2000. http://www.theses.fr/2000INPT025H.
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Ce travail s'intéresse aux effets d'une stratification de densité sur des écoulements cisaillés simples, à nombres de Froude et de Reynolds infinis, en situation isovolume. Nous présentons tout d'abord un certain nombre d'éléments bibliographiques qui se limitent volontairement aux points essentiels, nécessaires à la lecture aisée des résultats présentés dans le corps du mémoire. Nous proposons ensuite une présentation des méthodes numériques lagrangiennes que nous avons utilisées et des choix d'implémentation retenus. Puis, l'analyse des simulations de couches de mélange bidimensionnelles temporelles à densité variable révèle la présence d'instabilités secondaires de petite échelle. Lesmécanismes physiques responsables de la déstabilisation petite échelle, d'origine barocline, sont alors clairement identifiés par un modèle simplifié de nappe de vorticité soumise à une source barocline et à un champ d'étirement. La même phénoménologie est ensuite restituée dans le cadre plus complexe de couches de mélanges bidimensionnelles à développement spatial. La dernière partie de ce travail montre le potentiel de l'approche numérique retenue pour la simulation d'écoulements tridimensionnels de couches de mélanges planes et de jets circulaires.
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Jibuti, Levan. "Locomotion et écoulement dans les fluides complexes confinés." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00635980.
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Cette thèse est consacrée à l'étude de la dynamique et de la rhéologie des fluides complexes. Nous utilisons une méthode de simulation numérique à trois dimensions. Les systèmes que nous étudions ici sont des suspensions de micro-nageurs actifs, des suspensions de particules sphériques rigides en présence d'un champ externe auquel elles sont sensibles et de la dynamique de suspensions de particules sphériques et confinées en cisaillement. Les Micro-nageurs sont les objets microscopiques qui se propulsent dans un fluide et ils sont omniprésents dans la nature. Un exemple commun de micro-nageurs est la micro-algue textit{Chlamydomonas} . Un des buts principaux de cette thèse est de comprendre l'effet de la motilité de ces micro-organismes sur les propriétés macroscopiques globales de la suspension, telles que la viscosité effective pour expliquer les observations expérimentales. Nous avons élaboré différents modèles de suspensions de textit{Chlamydomonas} et effectué des simulations numériques utilisant la version 3D de la dynamique des particules fluides (FPD) (méthode expliquée dans cette thèse). Les résultats de nos simulations numériques ont été présentés et discutés à la lumière des observations expérimentales. Un des modèles proposés intègre tous les phénomènes observés expérimentalement et sont applicables à d'autres types de suspensions de micro-nageurs. Cette thèse consacre également un chapitre sur les effets du confinement sur la dynamique de cisaillement des suspensions diluées de particules sphériques. Nous avons constaté que dans la géométrie confinée, la vitesse angulaire des particules diminue par rapport à celle imposée par l'écoulement de cisaillement. La vitesse angulaire des particules diminue également lorsque la particule est proche d'une paroi unique et la vitesse de translation de la particule par rapport à la vitesse de la paroi diminue. Un autre objectif de cette thèse est d'étudier les suspensions à viscosité effective ajustable. Nous avons mené une étude numérique sur des suspensions de particules sphériques en présence d'un couple externe. Nous avons montré que le changement de vitesse angulaire des particules due à l'application d'un couple externe est suffisante pour modifier fortement la viscosité de la suspension. Basée sur des simulations numériques, une formule semi-empirique a été proposée pour la viscosité des suspensions de particules sphériques valables jusqu'à 40% de concentration. Nous avons également montré que la 2ème loi de Faxén peut être étendue par une expression empirique pour de grandes concentrations.
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Abbad, Mustapha. "Contribution sur les forces d'histoire exercées sur les inclusions solides ou fluides à faibles nombres de Reynolds." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2003. http://www.theses.fr/2003INPL008N.
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Ce travail s'inscrit dans le cadre du thème de recherche en écoulements diphasiques à phases dispersées liquide-liquide, gaz-liquide ou bien solide-liquide. L'objectif principal consiste en une étude théorique et expérimentale sur l'effet de la force d'histoire exercée sur une inclusion fluide ou solide en mouvement accéléré dans un milieux visqueux. Cette force de mémoire, souvent négligée dans le bilan de quantité de mouvement, dépend essentiellement de la diffusion de vorticité dans la phase continue. Elle s'exprime généralement sous forme intégrale retenant toute l'histoire de l'accélération de la particule. En nous intéressant dans un premier temps aux inclusions sphériques, nous avons pu déterminer les expressions théoriques de ces forces de mémoire exercées sur chaque type d'inclusion: liquide, gazeuse ou solide. Et à l'aide d'une installation expérimentale originale, nous avons pu examiner avec précision l'effet de ces forces sur les trajectoires des inclusions sphériques oscillantes pour des nombres de Reynolds faibles et intermédiaires. Dans un second temps, et par l'utilisation d'un schéma de perturbation régulier, nous avons étendu la formulation théorique suivie dans le cas des particules sphériques pour déterminer l'expression de la traînée instationnaire exercée sur une inclusion fluide ellipsoi͏̈dale oscillante. Le résultat obtenu nous a permis de mettre en évidence un nouveau terme d'histoire, exercé sur l'ellipsoi͏̈de fluide, dû principalement à l'écart à la sphéricité et qui est resté jusque là inconnu.
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Lahjomri, Jawad. "Caractérisation de la structure des sillages MHD amont et aval d'un cylindre à petit nombre de Reynolds magnétique." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37614873z.
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Hamma, Laurence. "Etude de la diffusion de la chaleur en aval d'un cylindre chauffé à faible nombre de Reynolds (40." Rouen, 1988. http://www.theses.fr/1988ROUES031.
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Etude expérimentale. On utilise le chauffage du cylindre pour modifier les propriétés du fluide et contrôler ainsi le phénomène tourbillonnaire. Analyse du champ thermique. La température effective contrôlant le développement de la double allée de Von Karman est très inférieure à la température de film. Etude du couplage entre un écoulement amont turbulent et le sillage en aval du cylindre
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Zaouali, Yassine. "Etude tomographique des instabilités d'un jet axisymétrique à bas nombre de Reynolds par PIV et analyse des frontières." Saint-Etienne, 2004. http://www.theses.fr/2004STET4022.
Full textAbstract:
L'étude développée dans ce mémoire constitue une contribution par des moyens numériques et expérimentaux à la caractérisation des écoulements de type jet. A partir du développement d'instabilités hydrodynamiques dans un écoulement de type jet axisymétrique libre évoluant à bas nombres de Reynolds, nous avons étudié plus précisément la transition à la turbulence. L'étude numérique consiste à une résolution numérique des équations de Navier-Stockes régissant les écoulements de type jet circulaire et isotherme en régime laminaire. Notre travail a été orienté particulièrement vers l'étude de l'influence des conditions d'émission du gaz à la section d'injection sur le comportement aérodynamique du jet. Nous présentons également des résultats concernant le champ de concentration. Dans la partie expérimentale, la technique de PIV et la visualisation des écoulements associée aux traitements d'images ont été utilisées afin d'étudier le champ de vitesse, les instabilités hydrodynamiques et la transition à la turbulence dans ce type d'écoulements. L'apparition des instabilités, à partir des modes sinueux et variqueux, et leur évolution vers l'état chaotique (turbulent) sont suivies en fonction du paramètre principal à savoir le nombre de ReynoldsThe study developed in this memory constitutes a contribution by numerical and experimental means to the characterization of the jet flow type. From the development of hydrodynamic instabilities in a free axisymmetry jet flow evolving at low Reynolds numbers, we more precisely studied the transition to turbulence. The numeric study is relative to a numeric resolution of Navier-Stockes equations governing circular and isotherm jet flow in laminar engine. Our work has been oriented particularly towards the influence of the emission conditions (at the nozzle exit) on the jet aerodynamic behavior. We also present results concerning the concentration field. In the experimental part, the PIV technique and the flow visualization associated with image processing were used to study the velocity field, the hydrodynamic instabilities and the transition to turbulence in this type of flows. In the sinuous and varicose modes, the appearance and of instabilities their evolution towards the chaotic state (turbulent) are followed according to the principal parameter, the Reynolds number