Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Écoulement dans une conduite à expansion“

Dans ce travail, nous présentons une étude numérique de la convection mixte d’un écoulement d’eau en régime laminaire, développée dans un cylindre chauffé par un flux de chaleur constant et uniforme. Une brève revue des travaux récents sur les écoulements et le transfert de chaleur en convection mixte est exposée. Une description du problème est présentée à travers les équations de conservation (masse, quantité de mouvement et énergie). Les caractéristiques dynamiques et thermiques des grandeurs physiques de cet écoulement sont déterminées numériquement en utilisant le code CFD ANSYS 17.0. Dans le cas stationnaire, les simulations ont été effectuées par la méthode des volumes finis en utilisant l’approximation de Boussinesq. Les résultats obtenus ont confirmé que les forces de gravité génèrent deux rouleaux thermo-convectifs le long de la conduite. Ainsi, l’augmentation du nombre de Grashof indique une augmentation des champs dynamique et thermique. Par contre, l’augmentation du nombre de Reynolds induit une diminution de la température.

Dans le cadre de cette étude on est confronté à une des situations complexes qui sont rencontrées dans le cas ou le problème physique traité fait appel à deux milieux différents qui sont en influence mutuelle. On suggère un traitement numérique par des méthodes aux différences finies de Crank -Nicolson pour la résolution du problème relatif à un écoulement laminaire instationnaire d’un fluide Newtonien en présence d’un obstacle cylindrique homogène chauffé. Le fluide est injecté dans une conduite verticale présentant un évasement à l’entrée. L’interaction entre le solide et le fluide en évolution ascendante est étudiée pour différentes valeurs du nombre de Reynolds et pour un rapport des conductivités thermiquesls/lf=10-2.

Le comportement hydraulique des déversoirs d’orage latéraux est le plus souvent marqué par une évolution discontinue de la ligne d’eau caractérisée par le ressaut hydraulique (Torrentiel/fluvial) et, dans certains cas, par une évolution rapidement variée causée par un écoulement également transcritique mais dans le sens fluvial/Torrentiel. Concernant les modèles actuels, ils ne permettent pas de simuler le comportement en transitoire de ce type d’ouvrage. Compte tenu de cela, nous avons modélisé l’ouvrage par les équations de Barré de Saint Venant écrite sous forme conservative en régime transitoire et couplée au modèle de déversoir de Hager. Le caractère conservatif de ces équations permet de transcrire dans un seul système d’équations les écoulements graduellement et rapidement variés. Afin de résoudre ces équations, nous avons utilisé le schéma numérique UPWIND à « capture de choc » du second ordre du type TVD (Total Variation Diminishing) utilisant le solveur de Roe. Dans l’objectif de valider notre démarche, nous avons créé un pilote de déversoir d’orage sur le site d’Obernai (laboratoire d'hydraulique du lycée agricole). Nous avons fait varier : le diamètre de la conduite aval par rapport au diamètre de la conduite amont, la longueur du déversoir, les pentes des conduites amont et aval ainsi que la hauteur de crête. La comparaison des débits déversés entre les modèles physique et numérique a montré que l’erreur observée rapportée au débit amont n’excédait jamais 13 % avec une majorité des cas entre ±5%.

L’insuffisance d’informations sur les cultivars locaux de niébé est l’une des raisons de la non-adoption et de l’introduction de nouvelles variétés dans les zones agroécologiques de production du Bénin. Une sélection participative axée sur le genre des cultivars locaux de niébé, a été conduite dans les villages de Miniffi, de Yagbo et de Gbanlin au Centre-Bénin. A cet effet, la comparaison par paire et le classement matriciel ont été utilisés pour hiérarchiser les variétés produites et les critères de préférence selon les producteurs et les productrices. La perception du meilleur cultivar, selon les producteurs était non seulement fonction du genre mais également du milieu d’étude. Les groupes socioprofessionnels des villages de Miniffi et de Yagbo attribuaient le titre de meilleur cultivar à celui qui présentait un bon potentiel au rendement, un écoulement facile et une meilleure qualité organoleptique. Par contre, au niveau du village de Gbanlin, l’aptitude à la conservation, la qualité organoleptique et l’association culturale étaient déterminantes. Plus spécifiquement, les productrices considéraient qu’un cultivar était bon en fonction de son potentiel de rendement, de son écoulement, de son goût et de son cycle de production. Par ailleurs, les producteurs optaient pour le cultivar qui présentait un bon rendement, avec moins de traitement phytosanitaire et une bonne qualité organoleptique. Ainsi, les cultivars Kaki rouge sont retenus au niveau des villages de Miniffi et de Gbanlin et le cultivar Adjaïkoun pour le village de Yagbo.

Introduction : la pandémie de COVID-19 n'a pas épargné le Burkina Faso qui a enregistré ses premiers cas le 09 mars 2020.Objectifs : décrire le profil épidémiologique et clinique des cas suspects de COVID-19 au CHU Yalgado Ouédraogo de OuagadougouPatients et méthode : il s'agit d'une étude transversale conduite du 05 Avril au 04 Mai 2020 dans la zone d'accueil et de tri du CHU Yalgado Ouédraogo. Étaient inclus tous les patients suspects de COVID-19, conformément aux définitions de l'OMS.RésultatsSur les 2 486 patients reçus au niveau de la zone d'accueil et de tri du CHU Yalgado Ouédraogo, 151 cas suspects de COVID-19 avaient été recensés, dont 14 cas confirmés, soit un taux de dépistage de 9%. La majorité des patients (71,5%) provenaient de la ville de Ouagadougou. L'âge moyen était de 53±18 ans. Le sexe masculin prédominait (sex ratio = 1,25). Cliniquement, 86% des patients étaient fébriles. Une toux était présente chez 69% des patients ; une dyspnée chez 60% avec une fréquence respiratoire moyenne de 29±10 cycles/mn. La saturation pulsée en oxygène moyenne était à 86±13%. La fréquence cardiaque moyenne était de 104±17/mn. Une asthénie était notée chez 29% ; des céphalées chez 18% ; un mal de gorge chez 15,5% ; une douleur thoracique chez 11,5% ; une détresse respiratoire chez 11% des patients ; un écoulement nasal et des nausées chez respectivement 7% des patients. Tous les cas suspects ont bénéficié de prélèvement nasopharyngé. La majorité des prélèvements (76,2%) ont été effectués par l'équipe d'investigation de l'hôpital Yalgado. Les patients prélevés étaient hospitalisés dans 29% des cas. Six cas ont refusé le prélèvement. Neuf prélèvements ont été effectués en post mortem.Conclusion : il est noté un polymorphisme clinique et un faible taux de dépistage de la COVID-19 chez les patients suspects, témoins d'un manque de spécificité des signes cliniques de la maladie.

Les vitrines des pharmacies Une étude observationnelle a été conduite de juillet 2019 à mai 2020 en Suisse pour analyser la proportion de médicaments fondés sur des données probantes présentés dans les pharmacies, en fonction des différentes régions linguistiques et à diff érents moments de l’année. Sur un total de 1 800 pharmacies en Suisse, 68 ont été sélectionnées dans les 3 principales régions linguistiques. L’efficacité des médicaments exposés dans leurs vitrines ont été examinés 4 fois par an. Le résultat principal était la proportion de médicaments présentés dans les vitrines des pharmacies dont l’effi cacité a été prouvée dans la littérature médicale. Les résultats secondaires étaient la variabilité du résultat principal dans le temps (changements saisonniers), dans les diff érentes régions linguistiques de la Suisse et entre les chaînes et les pharmacies privées. Neuf cent soixante-dix médicaments ont été examinés. Sur l’ensemble de l’année, une forte proportion de médicaments non fondés sur des données probantes (56,9 %) était exposée dans les pharmacies. En hiver, les cantons suisses allemands affi chaient un nombre signifi cativement plus élevé de ces médicaments. Il n’y avait pas de diff érence statistique pour les autres saisons ou entre les chaînes et les pharmacies privées. Les pharmacies suisses ont tendance à présenter en vitrine des médicaments non évalués. À une époque où l’automédication de la population est en pleine expansion, cela pourrait inciter les consommateurs à acheter des médicaments dont l’efficacité n’est pas prouvée. Qu’en est-il en France ? BMJ open 2023. doi: 10.1136/bmjopen-2022-069186.

Une étude expérimentale de la dénitrification a été réalisée sur des bioréacteurs à lits fluidisés alimentés avec un effluent dont la teneur en nitrates peut atteindre 900 mg N-NO3- /l. Des mesures ont montré, qu'à ces concentrations, il n'y a pas d'inhibition des substrats (NO3- et éthanol). Le flux de nitrates éliminé par le réacteur a atteint 10 kg N-NO3- /m3j avec pratiquement 100 % d'élimination des nitrates. Ce flux semble toutefois dépendre de la quantité de biomasse dénitrifiante sur le support de sable. Pour le contrôle optimal du procédé, il est indispensable de pouvoir - déterminer facilement la concentration massique (G) de la biomasse - éviter les valeurs extrêmes conduisant à une expansion trop importante du lit et à des limitations diffusionnelles. Une étude préalable des auteurs a servi comme base pour établir la corrélation entre le gradient de pression dans le lit, exprimé en fonction de l'écart de masse volumique (Cp), et les valeurs de G. Une corrélation a été déterminée et les constantes validées pour une gamme de G allant jusqu'à 100 mg MVS/g support. La concentration volumique de biomasse (X) a été ensuite établie à l'aide de paramètres caractérisant le comportement hydrodynamique du lit fluidisé. Dans le cas du système étudié, la valeur maximale de X est de 19 - 20 g MVS/l. Ceci correspond à des valeurs de G de 80-100 mg MVS/g support. Les corrélations obtenues peuvent servir pour le dimensionnement ainsi que pour l'optimisation de l'épaississeur du biofilm dans la conduite du réacteur.

La forte adoption de l’eucalyptus dans le reboisement et son expansion rapide dans des parcelles villageoises au Burundi font l’objet de fortes critiques et les décisions politiques, bien que contestées, risquent de saper les efforts de reboisement pour un pays dont le paysage naturel ne subsiste qu’au sein des aires protégées. L’objectif de l’étude est de démontrer que le genre Eucalyptus est fortement apprécié par les populations burundaises comme essence de production de bois et que son succès socio-économique est un élément à ne pas sous-estimer dans les programmes de reboisement et de gestion de l’environnement. La méthodologie a consisté en une collecte de données de terrain sur l’importance de l’eucalyptus au Burundi, ceci en estimant la fréquence de ses produits dans les principaux points de vente des produits ligneux à Bujumbura et des plants produits par les projets et programmes ayant le volet reboisement dans leurs attributions. Les résultats montrent que, malgré de potentiels effets environnementaux, l’eucalyptus est de loin l’essence préférée et adoptée au Burundi comme essence de reboisement. Il domine en effet les plants produits pour le reboisement et les produits vendus. Il est prisé par les populations locales pour son apport en termes de revenu et pour ses multiples utilisations, de sorte que l’image négative qu’on a tendance à lui attacher relève alors de fausses attentes et de mauvaises pratiques (conduite des peuplements et traitements du sol, durée de rotation, etc.). Les données de cette étude clarifient des informations relevant de polémiques, et contribuent à une meilleure compréhension des plantations d’eucalyptus et d’espèces exotiques, ceci au service d’une meilleure gestion.

Une grande quantité d'eau est perdue dans les zones de pâturage et prairies naturelles du fait de la présence dans ces régions de plantes à forte transpiration. La gestion du couvert végétal et des bassins versants a été proposée comme moyen pour augmenter la disponibilité des ressources en eau. Des efforts accrûs ont été consacrés au développement de pratiques de gestion et d'outils pour évaluer le potentiel d'augmentation de la ressource en eau. La modélisation hydrologique joue un rôle clé dans ces efforts. Un des outils les plus complets pour la modélisation dans les zones de pâturage et prairies naturelles est le modèle SPUR. Il s'agit d'un modèle de bassin versant, spatialement semi-distribué. Le modèle est constitué de cinq modules principaux qui incluent les aspects suivants: climat, hydrologie, plantes, animaux et économie. La composante hydrologique du modèle prend en compte à un pas de temps journalier les phénomènes de ruissellement, évapotranspiration, percolation et écoulement latéral. Le ruissellement est calculé à partir du numéro de courbe qui dépend du couvert végétal, des pratiques culturales, ainsi que des conditions hydrologiques. Cependant l'utilisation par le modèle de la méthode du numéro de courbe pour déterminer le ruissellement pose de sérieux problèmes quant à l'efficacité du modèle. Dans notre recherche, nous avons substitué la méthode des numéros de courbe par l'équation de Green et Ampt. Un avantage majeur de cette approche est l'utilisation de l'intensité de la pluie comme variable de forçage au lieu de la pluie journalière. De plus, cette équation d'infiltration utilise des paramètres physiques comme la conductivité hydraulique à saturation. L'objectif de cet article est de présenter les performances du modèle SPUR original et modifié sur trois types de couvert végétal : sol nu, sol enherbé et buissons. Trois années de mesures collectées sur le bassin versant de Throckmorton (Texas, Etats Unis d'Amérique) ont été utilisées pour la calibration et la validation des modèles. Les performances des modèles ont été évaluées en utilisant le coefficient d'efficience de Nash et Sutcliff. Le calage a porté sur la première année de mesure. Pour le modèle original, le calage a consisté à ajuster les numéros de courbe de manière à optimiser l'efficience. Pour le modèle modifié, il n'a été procédé à aucun calage. Les valeurs de conductivité hydraulique à saturation ont été estimées en utilisant des équations de pédotransfert en se basant sur les propriétés texturales et structurales des sols. L'introduction dans le modèle SPUR de l'équation de Green et Ampt a considérablement amélioré la performance du modèle pour la prévision du ruissellement sur tous les sites. L'efficience moyenne pour les prévisions du ruissellement mensuel sur sol nu est de 0.16, alors que celle ci est négative pour le modèle original (-0.11). Pour les sites enherbés l'efficience du modèle modifié est de 0.48 alors qu'elle est négative pour le modèle original. L'utilisation du numéro de courbe a résulté en une surestimation systématique du ruissellement sur tous les sites. De manière générale, le modèle original et le modèle modifié présentent de meilleures performances sur les sites non nus. Ceci est dû au fait que les deux modèles sous-estiment de manière significative l'évaporation sur les sols nus. Un des désavantages des deux modèles est en effet de limiter l'évaporation aux premiers 15 cm du sol. L'introduction de l'équation de Green et Ampt a amélioré les performances du modèle pour la prévision du ruissellement aussi bien à l'échelle mensuelle qu'annuelle. De plus, le modèle modifié est sensible au type d'occupation du sol et est donc adapté comme outil pour l'analyse de scénario en vue de préserver les ressources en eau. Une analyse de sensibilité a été conduite afin d'évaluer l'impact des paramètres d'entrée sur les sorties des deux modèles. L'analyse de sensibilité a consisté à modifier systématiquement les paramètres d'entrée de plus ou moins 10%. Pour le modèle original, l'analyse a porté sur l'influence du numéro de courbe, et pour le modèle modifié celle ci a porté sur l'étude de l'impact lié aux paramètres utilisés pour calculer la conductivité hydraulique à saturation. Concernant le modèle original, une augmentation du numéro de courbe de 10% entraîne une augmentation du ruissellement de 120% pour le sol nu, et aux alentours de 100% pour les autres sites. L'impact de ces variations sur l'évaporanspiration est minimal, avec une variation maximale de 16% pour le sol nu. Concernant le modèle modifié, la teneur du sol en sable est le paramètre ayant la plus grande influence sur la quantité d'eau ruisselée pour le sol nu. Par contre, pour les lysimètres ayant un couvert végétal, le pourcentage de sol couvert par la canopée est le factor majeur contrôlant la quantité d'eau ruisselée. Les paramètres liés au couvert végétal ont un plus grand impact sur le ruissellement que les paramètres liés aux propriétés intrinsèques du sol. Globalement l'introduction de l'équation de Green et Ampt a amélioré les capacités prédictives du modèle. Outre le fait que le modèle modifié ne nécessite pas un calage particulier pour la détermination des paramètres de transfert de l'eau dans le sol, il se base sur l'intensité de la pluie pour la détermination du ruissellement. Il a été montré que le modèle modifié est sensible aux changements de type d'occupation du sol. Il peut donc être donc utilisé comme outil pour évaluer l'impact de différents scénarios d'occupation du sol sur les ressources en eau dans les zones de pâturage et prairies naturelles. Toutefois, des améliorations, telles que l'introduction de l'impact du développement de fissures sur l'infiltration (écoulement préférentiel) ainsi que sur le phénomène d'évaporation devraient être prises en compte afin d'améliorer les prévisions du bilan hydrologiques, notamment sur sol nu.

La thèse traite de recherches numériques et expérimentales sur l’écoulement à traves des conduites circulaires ou des tubes avec une petite entrée et un diamètre de sortie plus grand, parfois appelées élargissement ou divergents. L’écoulement dans un élargissement est globalement stable pour des nombres de Reynolds élevés. Ainsi la simulation numérique de ce type d’écoulement nécessite de grands domaines de calcul contenant la zone de recirculation, qui croît linéairement. En outre, les études expérimentales dans les élargissements brusques indiquent que la transition se produit à des nombres de Reynolds plus faibles que prévue par la théorie linéaire de stabilité. La raison pour cette transition précoce est due à la présence d’imperfections dans le dispositif expérimental, qui agit comme une perturbation d’amplitude finie de l’écoulement. Des simulations numériques directes des équations de Navier-Stokes ont été réalisées avec deux types différents de perturbations (i) l’inclination et (ii) le vortex. Tout d’abord, la perturbation de type inclinaison, qui est appliqué à l’entrée, crée une zone de recirculation asymétrique, puis se casse pour former une turbulence localisée en aval de l’expansion. Deuxièmement, la perturbation de type vortex, crée des structures qui ressemblent à un mode azimutal d’ordre inférieur, déjà identifié comme une perturbation optimale amplifiée. Il croît en raison de l’instabilité convective, puis forme une tâche de turbulence localisée. Enfin, la corrélation spatiale et la décomposition en modes propres révèlent que cette turbulence localisée obtient son énergie de l’écoulement d’entrée
The thesis deals with numerical and experimental investigations of flow through circular pipes with smaller inlet and larger outlet diameter, also known as expansion pipes. The hydrodynamic expansion pipe flow is globally stable for high Reynolds number. In order to numerically simulate these types of flows, large computational domains that could accommodate the linearly growing symmetric recirculation region is needed. Moreover, experimental studies of expansion pipe flows indicate that the transition occurs at lower Reynolds number than predicted by the linear stability theory. The reason for early transition is due to the presence of imperfections in the experimental setup, which acts as a finite-amplitude perturbation of the flow. Three-dimensional direct numerical simulations of the Navier-Stokes equations with two different types of perturbations (i) the tilt and (ii) the vortex are investigated. First, the tilt perturbation, which applied at the inlet, creates an asymmetric recirculation region and then breaks to form localised turbulence downstream the expansion section. Second, the vortex perturbation, creates structures that looks like lower order azimuthal mode, resembles an optimally amplified perturbation. It grows due to convective instability mechanism and then breaks to form localised turbulence. Spatial correlation and the proper orthogonal decomposition reveal that this localised turbulence gains it energy from the core flow coming out of the inlet pipe

Lors de l’écoulement de fluides dans des conduites, les pertes par frottement liées à la turbulence sont responsables de la majeure partie de l’énergie consommée, représentant près de 10% de la consommation mondiale d’électricité. Afin de réduire notre empreinte énergétique, il est essentiel de développer des méthodes novatrices pour pomper les fluides de manière plus efficiente.Il est désormais bien établi que la turbulence s’organise autour d’un ensemble de solutions invariantes instables. En mettant en œuvre des stratégies de contrôle adaptées, il est possible de forcer l’écoulement à évoluer vers des régions de l’espace des phases plus favorables énergétiquement.Cette thèse porte sur la transition sous-critique vers la turbulence dans différentes configurations de conduites divergentes à l’aide de simulations numériques détaillées. Il a été observé que des angles de divergence plus importants réduisent généralement les nombres de Reynolds critiques nécessaires pour le déclenchement de la turbulence, bien que cet effet varie selon les configurations spécifiques, telles que les conduites à expansion brusque. L’influence de l’angle de divergence et du nombre de Reynolds sur la position des puffs turbulents stationnaires et des points de réattachement des zones de recirculation a également été analysée. De manière notable, des angles plus grands et des nombres de Reynolds plus élevés conduisent à une stabilisation des puffs turbulents et des points de réattachement plus proches du point d’expansion, en contraste avec la croissance linéaire des zones de recirculation observée en régime laminaire.En adoptant une approche de système dynamique, cette thèse explore également la stabilisation de l’état de moindre dissipation, connu sous le nom d’edge state, via des stratégies de contrôle par rétroaction. Bien qu’une stabilisation complète n’ait pas été atteinte, des réductions significatives de la traînée visqueuse et une amélioration de l'efficacité énergétique ont été obtenues. Dans une configuration de conduite divergente présentant une symétrie miroir, ces stratégies ont conduit à des économies d’énergie notables sur une large plage de nombres de Reynolds. À l’inverse, dans des configurations de conduites divergentes sans symétrie, l’efficacité de ces stratégies était plus restreinte et limitée à une gamme étroite de nombres de Reynolds autour du seuil de transition vers la turbulence. En outre, la robustesse et l’efficacité de ces stratégies de contrôle par rétroaction ont été évaluées dans des conditions simulant des scénarios opérationnels réels, démontrant ainsi leur potentiel d’application en milieu expérimental.Cette thèse analyse également la dynamique des edge states dans les écoulements divergents, en utilisant la méthode classique de bisection dans le cadre de la simulation numérique directe (DNS) via l'outil Nek5000. Ces techniques ont d’abord été appliquées aux conduites droites, validant ainsi les résultats de recherches précédentes et établissant une référence pour des analyses comparatives dans des géométries plus complexes. Par la suite, la méthode a été appliquée à une configuration de conduite à expansion brusque, où le suivi des edge states a révélé des défis majeurs en raison de la tendance de l’écoulement à transitionner vers un régime turbulent en raison d’une potentielle instabilité linéaire. Enfin, l’algorithme a été appliqué à une configuration à expansion graduelle, où des événements de bouffées quasi-périodiques ont été observés, déclenchant un cycle auto-entretenu de turbulence, alimenté par des mécanismes convectifs et une instabilité de la couche de cisaillement
When driving fluids through pipes, the increased friction losses associated with turbulence are responsible for the majority of the energy used, corresponding to nearly 10 % of the global electric energy consumption. If one wants to succeed in reducing our energy footprint, discovering innovative ways to efficiently pump fluids is crucial.It is now understood that turbulence is organized around a set of unstable invariant solutions. By implementing bespoke control schemes, it is possible to force the flow into a more energetically favorable region of the phase space.This thesis focuses on the subcritical transition to turbulence in various divergent pipe configurations through detailed numerical simulations. It was found that larger divergence angles generally reduce the critical Reynolds numbers required for the onset of turbulence, though this effect varies with specific pipe configurations such as sudden expansion pipe. The influence of divergence angle and Reynolds number on the positioning of stationary turbulent puffs and the reattachment points of recirculation zones was also investigated. Notably, larger angles and higher Reynolds numbers cause both puffs and reattachment points to stabilize closer to the expansion point in contrast to the linear growth of the recirculation zones observed in laminar flow conditions.Adopting a dynamical system perspective, the thesis also examines the stabilization of the least dissipative state, known as the edge state, through feedback controls schemes. While complete stabilization was not achieved, significant reductions in viscous drag and enhanced energy efficiency were observed. In a divergent pipe configuration with mirror symmetry, these strategies resulted in substantial energy savings across a broad range of Reynolds numbers. Conversely, in full divergent pipe configurations without symmetry, the effectiveness of these strategies was more limited and restricted to a narrow range around of Reynolds number around the onset of turbulence. Moreover, the robustness and efficiency of these feedback strategies were evaluated under conditions simulating practical operational scenarios, demonstrating their potential applicability in experimental settings.This thesis also analyses the dynamics of edge states in divergent pipe flows, using classical bisection method within the DNS framework Nek5000. We applied these techniques in straight pipes, validating previous research findings and establishing a baseline for further comparative analysis in more complex geometries. Subsequently, the method was applied to a sudden expansion pipe configuration where edge tracking revealed significant challenges due to the flow’s tendency to quickly revert to turbulence due to a potential linear instability. Finally, the algorithm was applied to a gradual expansion pipe, where quasi-periodic bursting events were observed, initiating a self-sustaining cycle of turbulence driven by convective mechanisms and shear layer instability

Cette thèse est une contribution à l'étude de la dynamique des écoulements tournants de grand nombre de Reynolds. Elle vise à expliquer la déstabilisation, à nombre de swirl élevé, d'un écoulement en rotation solide se développant dans une conduite cylindrique de section constante puis contractante, et débouchant en un jet. On caractérise d'abord la turbulence qui en résulte dans le plan de sortie du jet. Des mesures par anémométrie fil chaud, effectuées en faisant varier le taux de contraction final, confirment que l'origine de cette turbulence doit être principalement recherchée dans l'écoulement de conduite et non dans le jet. On montre ensuite par une étude bibliographique que l'écoulement à l'amont de la contraction peut être fortement affecté par celle-ci lorsqu'il est s! ous-critique vis-à-vis des ondes inertielles (ou ondes de Kelvin) axisymétriques. A l'aide d'un modèle de fluide parfait axisymétrique, on étudie alors l'influence du taux de contraction et des conditions aux limites amont au régime transcritique. On montre l'apparition d'une recirculation de paroi dans la contraction. On explore ensuite l'écoulement de conduite par PIV stéréoscopique, et on compare ces mesures avec une simulation numérique axisymétrique à nombre de Reynolds modéré. En présence d'une contraction finale, on constate une dynamique nouvelle puisque la transition critique est franchie sans éclatement tourbillonnaire. On observe à la place des ondes inertielles axisymétriques stationnaires de grande amplitude. On montre finalement que des instabilités centrifuges de petite échelle ainsi qu'une instabilité global! e axisymétrique peuvent participer à la créatio! n de tur bulence.

Le travail présenté dans cette thèse porte sur l'étude et la simulation d'un écoulement turbulent traversant une conduite coudée 3D en "S" de section croissante. La résolution des équations de Navier-Stokes (moyennées en employant le formalisme de Favre) est effectuée numériquement. Une attention toute particulière a été portée sur la modélisation de la turbulence qui détermine en grande partie la qualité des résultats obtenus au cours de la simulation numérique. La gamme de modèles de turbulences étudiés inclut les modèles algébriques, les modèles à une ou deux équations de transport basés sur le concept de viscosité turbulente introduit par Boussinesq, ainsi que les modèles anisotropes à deux équations de transport de type ASM (Algebraic Stress Model). Pour ces derniers modèles, une technique adaptée de résolution du système algébrique permettant de calculer les contraintes de Reynolds a été développée afin de stabiliser le modèle. Tous les modèles ont d'abord été évalués sur deux cas-tests bidimensionnels : une plaque plane sans gradient de pression et une plaque plane avec gradient de pression. A l'issue de cette comparaison, quatre modèles ont été retenus pour simuler l'écoulement 3D : le modèle algébrique de Baldwin-Lomax, le modèle bicouche de Chen&Patel, le modèle de Jones&Launder et un modèle ASM. La comparaison des résultats obtenus montre que le modèle ASM est le plus apte à calculer l'écoulement 3D dans la conduite en "S". En déterminant de manière précise la position et l'ampleur de la zone de circulation qui apparaît dans le second coude, le modèle ASM permet d'obtenir un écoulement simulé proche de celui qui a été observée expérimentalement.

L'influence de la gravite sur la dynamique locale des ecoulements turbulents a bulles en tube est mise en evidence par une etude experimentale comparative des ecoulements verticaux ascendant et descendant au laboratoire et des ecoulements en microgravite. Les conditions de microgravite sont obtenues au cours de campagnes de vols paraboliques en avion. A partir de mesures par fibres optiques, par sondes a film chaud et par traitement des images obtenues par camera video rapide, la dynamique locale de l'ecoulement est caracterisee: distributions radiales de taux de vide, taille et vitesse de bulles, vitesse du liquide. Les resultats experimentaux montrent que la gravite a une grande influence sur les distributions radiales de taux de vide qui sont analysees par une approche eulerienne a l'aide d'un modele analytique et par simulation numerique. Les echelles caracteristiques de la turbulence sont obtenues a partir d'une analyse spectrale du signal de vitesse dans le liquide. Finalement, la coalescence dans les ecoulements a bulles en microgravite est predite par un modele mecanistique

Malgré son omniprésence dans les applications industrielles, l’´ecoulement dans une conduite reste mal compris d`es que des particules solides sont pr´esentes dans le système. Nous avons dans cette th`ese cherch´e `a caract´eriser l’´ecoulement d’une suspension dans des r´egimes o`u l’inertie n’´etait pas n´egligeable. La premi`ere partie aborde le probl`eme de la migration lat´erale d’une sph`ere rigide dans l’´ecoulement laminaire de Poiseuille. Nous avons exp´erimentalement observ´e comment le ph´enom`ene de migration lat´erale initialement mis en ´evidence par Segr´e et Silberberg (1962) ´evoluait lorsque le nombre de Reynolds ´etait augment´e jusqu’`a la transition vers la turbulence. Nous avons ainsi pu mettre en ´evidence l’apparition d’une seconde position d’´equilibre pour des nombres de Reynolds sup´erieurs `a 600. Les r´esultats exp´erimentaux ont ´et´e compar´es aux pr´edictions du calcul de la force lat´erale par une m´ethode de d´eveloppement asymptotique raccord´e. La deuxi`eme partie traite le probl`eme de l’influence de particules isodensit´e sur l’apparition de l’intermittence dans la conduite. Nous avons observ´e exp´erimentalement que les plus petites particules (Rep< 1) retardaient la transition en augmentant la viscosit´e effective, alors qu’il existait pour les particules telles que Rep> 1 une plage de concentration o`u la transition pouvait ˆetre avanc´ee. Nous avons propos´e une loi d’´echelle qui permet de ramener les r´esultats exp´erimentaux sur une courbe maˆıtresse
Though present in many industrial situations, pipe flow of suspensions remains poorly understood. We have investigated in this work how this type of flow is impacted when inertia is not negligible. The first part presents the problem of the lateral migration of a rigid sphere in Poiseuille flow. We studied experimentally how the Segr´e and Silberberg migration (1962) was affected by inertia for Reynolds numbers up to the beginning of intermittency. We have observed that another radial equilibrium position exists for Re > 600. Experimental results were compared to the predictions of a method of matched asymptotic expansions. The second part is an invertigation of the influence of neutrally buoyant particles on the transition to intermittency. We observed experimentally that the smaller particles (Rep< 1) moved the transition to larger Reynolds numbers via an increase in the effective viscosity. For the particles such as Rep> 1, there is a range of concentration for which transition is moved to lower Reynolds numbers, and to larger Reynolds numbers above a critical volume fraction. We proposed a scaling law which collapses all data on a master curve

Etude numérique du système d'équations aux dérivées partielles régissant les écoulements transitoires gaz-liquide en conduite. Résolution par une méthode combinant la méthode de Chebyshev, pour l'approximation en espèce et le schéma de beam-waining, pour l'approximation en temps. Comparaison avec les résultats obtenus par décomposition des discontinuités

Ce travail, a la fois theorique et experimental, porte sur le theme des ecoulements mixtes de fluides viscoelastiques dans les conduites a travers des changements de section brusques. L'etude theorique consiste en une modelisation numerique de l'ecoulement plan d'un fluide d'oldroyd-b dans trois geometries differentes: un retrecissement, un elargissement, une succession periodique de retrecissements et d'elargissements. Le probleme adimensionnel depend de trois parametres hydrodynamiques: un nombre de reynolds, un nombre de weissenberg et le rapport des temps caracteristiques du fluide. Les equations de l'ecoulement sont resolues a l'aide d'une methode numerique aux differences finies dans un certain domaine de valeurs du nombre de weissenberg. L'examen des reseaux de lignes de courant montre que l'inertie et l'elasticite exercent des effets antagonistes sur les tourbillons de recirculation. Les resultats obtenus sont en bon accord avec d'autres etudes similaires. Le fluide utilise dans la veine d'essai, constituee de retrecissements periodiques, est une solution diluee d'un polymere a haute masse moleculaire dont le comportement rheologique est bien traduit par une loi d'oldroyd-b. L'ecoulement est explore a l'aide d'une methode de visualisation par traceurs solides associee a un logiciel informatique d'analyse des cliches. L'accord entre le modele et l'experience est satisfaisant dans le domaine des faibles nombres de reynolds