Titre : | Etude expérimentale de deux tourbillons corotatifs = Experimental study of two corotating vortices | Type de document : | thèse | Auteurs : | P. Meunier, Auteur ; E. Villermaux, Autres ; G. F., Rapp. Van Heijst, Rapporteur ; H. K. Moffatt , Autres ; Thomas Leweke, Directeur de thèse ; Stéphane Le Dizès, Autres ; Laurent Jacquin, Autres ; P. Huerre, Autres ; E. J. Hopfinger, Autres ; C. H. K., Rapp. Williamson, Rapporteur | Année de publication : | 2001 | Importance : | XII-182 p. : ill. en coul., fig. ; 30 cm | Note générale : | Thèse de doctorat
| Langues : | Français (fre) | Catégories : | Spécialité:Systèmes complexes : phénomènes hors équilibre, micro et nano électronique
| Mots-clés : | Thèses et écrits académiques Applications holomorphes Thèses et écrits académiques Fusion de Vortex Particle Image Velorimetry Thèses et écrits académiques Imagerie (technique) Thèses et écrits académiques Instabilités hydrodynamiques Thèses et écrits académiques Turbulence Thèses et écrits académiques Visualisation Tourbillons (mécanique des fluides) | Résumé : | Cette thèse porte sur l'étude expérimentale de deux tourbillons corotatifs parallèles, créés dans l'eau par le mouvement impulsionnel de deux plaques planes, et analysés au moyen de visualisations au colorant et de Visualisation par Images de Particules (PIV). Nous avons créé un algorithme de PIV optimisé pour les écoulements à forts gradients de vitesse, qui translate les fenêtres d'interrogation de manière symétrique puis les déforme en fonction des gradients de vitesse. Aux faibles nombres de Reynolds, les tourbillons restent bidimensionnels et laminaires et fusionnent en un unique vortex en trois étapes : (1) croissance visqueuse des cœurs jusqu'à 24 % de la distance de séparation, (2) fusion convective, et (3) axisymétrisation du vortex final. Un modèle, basé sur le moment angulaire des filaments, prédit une déstabilisation du système de deux vortex et une chute de la distance de séparation, lorsque la taille du cœur dépasse une valeur critique. Aux nombres de Reynolds élevés, il apparaît une instabilité tridimensionnelle, liée à l'instabilité elliptique des cœurs des vortex, créant l'ondulation des cœurs des vortex à l'intérieur d'un tube de courant invariant. Le taux de croissance et la largeur de la bande de longueurs d'onde sont en très bon accord avec les prédictions théoriques. La fusion apparaît pour des tailles de cœur plus faibles, et donnent lieu à un vortex final plus turbulent et plus gros qu'en l'absence de l'instabilité tridimensionnelle. Enfin, nous avons analysé l'évolution d'une tache de colorant dans un des tourbillons de la paire. Ce salaire est soumis à de l'hyperdiffusion grâce à l'action couplée de l'étirement et de la diffusion. Un modèle simple prédit une décroissance du scalaire comme [t-3/2], mais indique que la densité de probabilité du scalaire reste stationnaire, en accord avec les résultats expérimentaux.
| Note de contenu : | Bibliogr. p. 173-182, notes bibliogr.
Thèse de doctorat
| ISRN / Numéro de thèse : | 2001AIX11057 | Origine de thèse : | Ecole doctorale de Mécanique, Physique et Modélisation |
Etude expérimentale de deux tourbillons corotatifs = Experimental study of two corotating vortices [thèse] / P. Meunier, Auteur ; E. Villermaux, Autres ; G. F., Rapp. Van Heijst, Rapporteur ; H. K. Moffatt , Autres ; Thomas Leweke, Directeur de thèse ; Stéphane Le Dizès, Autres ; Laurent Jacquin, Autres ; P. Huerre, Autres ; E. J. Hopfinger, Autres ; C. H. K., Rapp. Williamson, Rapporteur . - 2001 . - XII-182 p. : ill. en coul., fig. ; 30 cm. Thèse de doctorat
Langues : Français ( fre) Catégories : | Spécialité:Systèmes complexes : phénomènes hors équilibre, micro et nano électronique
| Mots-clés : | Thèses et écrits académiques Applications holomorphes Thèses et écrits académiques Fusion de Vortex Particle Image Velorimetry Thèses et écrits académiques Imagerie (technique) Thèses et écrits académiques Instabilités hydrodynamiques Thèses et écrits académiques Turbulence Thèses et écrits académiques Visualisation Tourbillons (mécanique des fluides) | Résumé : | Cette thèse porte sur l'étude expérimentale de deux tourbillons corotatifs parallèles, créés dans l'eau par le mouvement impulsionnel de deux plaques planes, et analysés au moyen de visualisations au colorant et de Visualisation par Images de Particules (PIV). Nous avons créé un algorithme de PIV optimisé pour les écoulements à forts gradients de vitesse, qui translate les fenêtres d'interrogation de manière symétrique puis les déforme en fonction des gradients de vitesse. Aux faibles nombres de Reynolds, les tourbillons restent bidimensionnels et laminaires et fusionnent en un unique vortex en trois étapes : (1) croissance visqueuse des cœurs jusqu'à 24 % de la distance de séparation, (2) fusion convective, et (3) axisymétrisation du vortex final. Un modèle, basé sur le moment angulaire des filaments, prédit une déstabilisation du système de deux vortex et une chute de la distance de séparation, lorsque la taille du cœur dépasse une valeur critique. Aux nombres de Reynolds élevés, il apparaît une instabilité tridimensionnelle, liée à l'instabilité elliptique des cœurs des vortex, créant l'ondulation des cœurs des vortex à l'intérieur d'un tube de courant invariant. Le taux de croissance et la largeur de la bande de longueurs d'onde sont en très bon accord avec les prédictions théoriques. La fusion apparaît pour des tailles de cœur plus faibles, et donnent lieu à un vortex final plus turbulent et plus gros qu'en l'absence de l'instabilité tridimensionnelle. Enfin, nous avons analysé l'évolution d'une tache de colorant dans un des tourbillons de la paire. Ce salaire est soumis à de l'hyperdiffusion grâce à l'action couplée de l'étirement et de la diffusion. Un modèle simple prédit une décroissance du scalaire comme [t-3/2], mais indique que la densité de probabilité du scalaire reste stationnaire, en accord avec les résultats expérimentaux.
| Note de contenu : | Bibliogr. p. 173-182, notes bibliogr.
Thèse de doctorat
| ISRN / Numéro de thèse : | 2001AIX11057 | Origine de thèse : | Ecole doctorale de Mécanique, Physique et Modélisation |
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