Dissertations / Theses: 'Couches de cisaillement turbulentes'

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Malecki, Pierre. "Étude de modèles de turbulence pour les couches limites tridimensionnelles." Toulouse, ENSAE, 1994. http://www.theses.fr/1994ESAE0013.

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Abstract:

La couche limite tridimensionnelle turbulente est le siège de phénomènes complexes, particulièrement du point de vue de la structure de la turbulence. L'xploitation des propriétés des équations de Prandtl permet un calcul très rapide par une méthode de marche en espace, ce qui facilite l'étude des performances de modèles de fermeture complexes. Le code de calcul de couche limite du CERT/DERAT a été étendu pour permettre des calculs en mode inverse ; des modèles de turbulence classiques, reposant sur l'intéhration de une à cinq équations de transport pour les moments turbulents, ont été inclus dans la méthode en vue d'une utilisation industrielle. La surface sur laquelle se développe la couche limite peut être donnée par plusieurs blocs de maillage structuré, et la méthode proposée permet la coexistence de zones laminaires, transitionnelles ou turbulentes avec équations de transport. En couche limite tridimensionnelle, la contrainte de cisaillement turbulente n'est pas alignée avec la contrainte visqueuse. Les modèles à viscosité tourbillonnaire étant incapables de reproduire cette propriété une autre partie de l'étude, plus fondamentale, examine les développements récents sur la fermeture au second ordre. L'accent porte particulièrement sur le tenseur des corrélations pression-déformation, et ses propriétés pour la couche limite tridimensionnelle sont étudiées. Les adaptations nécessaires pour prendre en compte la présence de la paroi sont également présentées. Tout le tenseur de Reynolds a été intégré numériquement par des approches à une ou deux couches pour évaluer des fermetures récentes non linéaires en écoulement tridimensionnel, sur les cas d'une aile en flèche et d'un ellipsoïde de révolution en incidence. Une excellente prévision de l'écoulement moyen, et des désalignements, bien qu'encore trop peu importants ont pu être obtenus avec certains modèles.

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Martin, Martin Laura. "Numerical study of sound scattering by isolated elliptic vortices and turbulent jet shear layers." Electronic Thesis or Diss., Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2024. http://www.theses.fr/2024ECDL0025.

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Abstract:

Cette étude est consacrée à la diffusion d'ondes acoustiques par des tourbillons isolés et couches de cisaillement de jet turbulentes. Lorsque les ondes acoustiques traversent un volume de turbulence, les fluctuations de la turbulence modifient la direction de propagation des ondes. En outre, si la turbulence évolue dans le temps, le contenu spectral du son change également, ce qui entraîne un élargissement spectral. Afin de mieux comprendre ces phénomènes, une série d'analyses numériques a été réalisée. Pour ce faire, un code fourni par Siemens a été utilisé, dans lequel les Equations d'Euler Linéarisées sont résolues par la Méthode de Galerkin Discontinue. Il simule la propagation des ondes acoustiques sur un écoulement de base défini par l'utilisateur. Pour prendre en compte l'élargissement spectral, le code a été modifié pour pouvoir interpoler en temps et en espace des données externes dépendant du temps dans l’écoulement de base. L'interpolation a été testée par des différentes études de convergence du champ de pression diffusé par une couche de mélange bidimensionnelle. D'autres caractéristiques ont également été mises en œuvre pour faire face aux instabilités numériques causées par l'inhomogénéité de l’écoulement de base. Dans un premier temps, la diffusion des ondes acoustiques causée par un tourbillon elliptique de Kirchhoff isolé est étudiée. Lorsque le tourbillon est fixé dans l'espace, l'étude se concentre sur les effets de l'ellipticité, de l'orientation du tourbillon par rapport à la direction de propagation de l'onde acoustique incidente, de la vitesse tangentielle du tourbillon et de sa taille par rapport aux ondes acoustiques. La diffusion a été également étudiée lorsque le tourbillon est convecté. Une attention particulière a été accordée à son ellipticité et à la vitesse de convection. Les résultats montrent que l'ellipticité et surtout l'orientation du tourbillon jouent un rôle clé dans la diffusion. Enfin, l'étude de la diffusion du son par les couches de cisaillement des jets turbulents est menée, où la source acoustique est située à l'axe du jet. Pour cela, les données interpolées dans l'écoulement de base du code DGM appartiennent à une base de données externe de jets ronds simulés par LES. Ces jets ont des nombres de Mach variant entre 0,3 et 1,3, et leur température est 1, 1,5 ou 2,25 fois la température ambiante. Ces paramètres modifient les propriétés des fluctuations turbulentes. Le contenu spectral de ces fluctuations est donc comparé entre les jets. Ensuite, les champs de pression obtenus avec des écoulements de base moyens et des écoulements de base turbulents, ainsi que la différence entre eux, sont présentés. Leurs directivités sont également discutées, ainsi que les spectres du champ acoustique. Les spectres sont caractérisés par une tonalité centrale à la fréquence de la source et deux lobes latéraux. Ils sont symétriques pour des nombres de Mach élevés. La position des lobes latéraux se rapproche du ton central et leurs niveaux augmentent avec la température du jet pour des jets à nombre de Mach constant, ce qui peut s'expliquer par les changements subis par les fluctuations de la turbulence
This study is consecrated to the scattering of acoustic waves by isolated vortices and turbulent jet shear layers. When the acoustic waves pass through a volume of turbulence, the fluctuations in the turbulence change the propagation direction of the waves. In addition, if the turbulence evolves in time, there is also a change in the sound spectral content, causing spectral broadening. In order to better understand these phenomena, a series of numerical analyses have been carried out. For this purpose, a code provided by Siemens has been used where the Linearised Euler Equations are solved by the Discontinuous Galerkin method. It simulates the acoustic wave propagation over a base flow defined by the user. To take into account the spectral broadening, the code has been modified to be able to interpolate time-dependent external data in time and space onto the base flow. The interpolation has been tested by different convergence studies of the pressure field scattered by a 2-dimensional mixing layer. Other features have been also implemented to cope with the numerical instability waves caused by the inhomogeneity of the base flow. Initially, the scattering of acoustic waves caused by an isolated Kirchhoff elliptic vortex is investigated. When the vortex is fixed in space, the study focuses on the effects of the ellipticity, the orientation of the vortex regarding the direction of propagation of the incident acoustic wave, the tangential velocity of the vortex and its size regarding the acoustic waves. The scattering has been investigated also when the vortex is convected. Special attention has been devoted to its ellipticity and the velocity convection. The results show that the ellipticity and especially the orientation of the vortex play a key role in the scattering. Finally, the study of the scattering of sound by turbulent jet shear layers is conducted, where the acoustic source is located at the jet axis. For that, the data interpolated in the base flow of the DGM code belong to an external database of round jets simulated by LES. These jets have Mach numbers varying between 0.3 and 1.3, and their temperature is 1, 1.5 or 2.25 times the ambience temperature. These parameters modify the properties of the turbulent fluctuations. Therefore, the spectral content of these fluctuations is compared between the jets. After that, the pressure fields obtained with mean base flows and turbulent base flows, and the difference between them are presented. Their directivities are also discussed, as well as the spectra of the acoustic field. The spectra are characterized by a central tone at the source frequency and two lateral lobes. They are symmetric for high Mach numbers. The position of the lateral lobes shifts closer to the central tone and their levels increase with the jet temperature for jets with constant Mach number, which can be explained by the changes undergone by the turbulence fluctuations

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Martinez, Ferrer Pedro José. "Simulation numérique directe dans la combustion turbulente sur une couche de cisaillement." Phd thesis, ISAE-ENSMA Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et d'Aérotechique - Poitiers, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00937313.

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Abstract:

Cette étude est consacrée à l'analyse des écoulements réactifs supersoniques cisailléset, plus particulièrement, des couches de mélange compressibles pouvant se développerdans les moteurs ramjet et scramjet. Des méthodes numériques appropriées ont été implémentéeset vérifiées pour aboutir au développement d'un code de calcul numériquemassivement parallèle, appelé CREAMS (compressible reactive multi-species solver). Cedernier a été spécialement conçu pour conduire des simulations numériques haute précision(simulations numériques directes ou DNS) de ce type d'écoulements. Une attentionparticulière a été portée à la description des termes de transport moléculaire et des termessources chimiques de façon à considérer la description physique la plus fidèle possible desmélanges des gaz réactifs à haute vitesse, au sein desquelles les temps caractéristiqueschimiques et de mélange aux petites échelles sont susceptibles d'être du même ordre degrandeur. Les simulations des couches de mélange bidimensionnelles et tridimensionnelles,inertes et réactives, confirment l'importance des effets associés à la compressibilité et autaux de dégagement de chaleur. Les résultats ainsi obtenus diffèrent en certains points deceux issus d'autres simulations qui introduisaient certaines hypothèses simplificatrices :développement temporel, emploi d'une chimie globale ou encore lois de transport simplifiées.En revanche, ils reproduisent certains tendances déjà observées dans un certainnombre d'études expérimentales conduites dans des conditions similaires.

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Béharelle, Stéphane. "Influence du cisaillement transversal sur le développement d'une couche cisaillée libre turbulente incompressible." Poitiers, 1999. http://www.theses.fr/1999POIT2307.

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Abstract:

On presente les resultats concernant une etude experimentale ayant pour but d'analyser le comportement d'une couche cisaillee libre turbulente incompressible soumise a un cisaillement transversal. L'ecoulement est genere par l'intermediaire de deux jets coaxiaux contra-rotatifs permettant, pour chaque jet, une variation independante du nombre de swirl et de la vitesse debitante. En imposant aux deux flux une rotation de sens oppose, on genere un cisaillement constant dans la direction radiale et l'on obtient alors, dans le cas ou les vitesses debitantes des deux jets sont identiques, le developpement d'un sillage en milieu constamment cisaille dans la direction perpendiculaire a la convection globale. Une description des differentes techniques de mesures developpees pour cette etude est effectuee. En effet, l'ecoulement etudie etant fortement 3d, il a necessite de developper de nouveaux moyens de mesures (sondes et peignes de 12 sondes a 4 fils chauds, sonde anemoclinometrique a 5 trous) afin d'acquerir les 3 composantes de la vitesse simultanement. On s'interesse ensuite a la zone cisaillee se developpant entre les deux jets. Les differents parametres permettant de quantifier les effets du cisaillement transversal sur le developpement d'un sillage et l'evolution des differents profils de vitesses moyennes ainsi que des differents moments d'ordre 2, 3 et 4 sont alors presentes. Une approche du point de vue energetique est par la suite realisee par l'intermediaire de bilans d'energie cinetique turbulente ainsi que par l'etude des differentes equations de transports pour les differents moments du tenseur de reynolds. Par ailleurs, a partir des mesures obtenues par peignes de 12 sondes a 4 fils chauds, l'aspect structuration de l'ecoulement est aborde par l'intermediaire de l'etude des correlations spatio-temporelles, d'une approche realisee dans le domaine spectral et d'une reconstruction du champ de vitesse 3d.

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Mrabet-Hanine, Faïza. "Physique, modélisation et simulation des couches limites turbulentes compressibles." Toulouse, INPT, 1992. http://www.theses.fr/1992INPT081H.

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Abstract:

Les travaux realises s'inscrivent dans le cadre general de l'etude des transferts parietaux en presence de complexites physiques (effets de compressibilite, des gradients de pression,. . . ). Elle concerne un ecoulement de couche limite turbulent, supersonique dans trois configurations: sans gradient de pression, a gradients de pression favorables et adverses. Le travail rapporte concerne: a) une validation d'un code de calcul parabolique; b) une analyse physique: - tout d'abord, des effets de compressibilite (engendree par les grandes vitesses), - des effets des gradients de pression favorables et adverses sans inclure les effets de compressibilite; c) une evaluation de modeles de fermeture a faibles nombres de reynolds de turbulence, notamment deux de type k-epsilon, un de type k-omega 2 et une version d'un modele aux contraintes de reynolds; d) des ameliorations, visant a inclure les effets de compressibilite dans une version du modele k-epsilon, sont proposees. Pour le modele de fermeture au second ordre, des corrections ont ete aussi presentees dans le but d'ameliorer le niveau d'anisotropie; e) le but ultime de cette analyse devra nous conduire a une meilleure modelisation des couches limites compressibles. Dans ce contexte, une contribution a ete faite dans le cas des ecoulements compressibles a l'aide de fonctions de paroi

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Braud, Caroline. "Etude de la dynamique d'un écoulement à cisaillements croisés : interaction couche de mélange - sillage." Poitiers, 2003. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004751.

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Abstract:

Dans cette étude, on s'intéresse à la dynamique de l'écoulement d'interaction d'une couche de mélange plane turbulente avec un cylindre circulaire. L'organisa\-tion secondaire de cet écoulement tridimensionnel et inhomogène dans les trois directions est analysé, dans un premier temps, à l'aide de mesures fils chauds et de mesures de pressions pariétales. L'organisation principale est quant à elle analysée à l'aide de mesures PlV (Vélocimétrie par Image de Particule) et au moyen de la POD (Décomposition Orthogonale aux valeurs Propres). Les premiers modes POD, représentant l'organisation des structures cohérentes énergétiquement dominantes, montrent clairement la présence de structures inclinées de part et d'autre de la région d'impact de la couche de mélange. En dessous de l'impact, où l'écoulement est tridimensionnel, les modes POD plus élevés présentent des modes de coalescence de structures, de structures longitudinales et de dislocations de structures, proches de ceux trouvés lors de la tridimensionalisation des sillages. Par ailleurs, à l'aide d'une projection de Galerkin dans le plan derrière l'axe du cylindre, un LODS (Système Dynamique d'Ordre Bas) est construit. Son analyse révèle l'existence d'une injection de fluide du côté haute vitesse de fréquence de battement faible. Enfin, une analyse de données simulées à bas nombre de Reynolds (DNS) permet de conforter les résultats expérimentaux sur la présence de comportements caractéristiques à cette configuration d'écoulement
The aim of this study is to understand the dynamics of a complex flow: a mixing layer - wake interaction. This flow, 3D and inhomogeneous in all three directions, is first analyzed with hot wire and wall pressure measurements. From those data, the Reynolds number, the aspect ratio and the shear parameter influence have been analyzed on the Strouhal number, the base pressure coefficient and the vortex-formation length. In particular, analyses show that, above the impact area of the mixing layer (the low velocity side), the spectral analysis systematically shows at least two cells of different frequency. The main organization is then analyzed by means of PIV (Particle Image Velocimetry) and of POD (Proper Orthogonal Decomposition). First POD modes, which are representative of the energetically dominant coherent structures, clearly show the presence of oblique structures on each side of the mixing layer impact area. In the high velocity zone, where flow is three-dimensional, the higher POD modes show linkages of structures, longitudinal structures and dislocation of structures, close to those found at the time of the wake three-dimensionalisation (both by their intrinsic nature or by perturbations along the span of the cylinder). In addition, a LODS (Low Order Dynamical System) is constructed using a Galerkin projection in the plane behind the cylinder axis. The analysis reveals the existence of a low beating frequency of an injecting flow on the high velocity side. Lastly, low Reynolds number simulated data comfort experimental results on the characteristic behaviour for this flow configuration

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Arzoumanian, Edouard. "Corrélations spatiotemporelles en couches limites turbulentes : cas d'une mobilité de la paroi." Aix-Marseille 2, 1987. http://www.theses.fr/1987AIX22058.

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Abstract:

Etude dans deux configurations: paroi plane et fixe et paroi cylindrique et mobile. On detecte les structures coherentes et on en precise les formes, les directions et les domaines d'influence. On met en evidence deux "modes dominants". Etude des roles respectifs des differents processus physiques responsables de la perte de coherence dans la region interne de la couche limite

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Quine, Christian. "Etude expérimentale et numérique de couches de mélange turbulentes supersoniques et isobares." Aix-Marseille 2, 1990. http://www.theses.fr/1990AIX22081.

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La faible valeur du taux d'evasement des couches de melange supersoniques donne clairement un exemple de l'influence de la compressibilite sur la turbulence. Le travail est base sur l'etude des couches de melange turbulentes supersoniques sans gradient de pression de facon experimentale et numerique. Le calcul numerique utilise un modele avec une fermeture au deuxieme ordre. On suppose que les fluctuations de masse volumique modifient essentiellement les fluctuations de pression. Une modification est proposee pour les termes de retour vers l'isotropie dans ce modele et elle est appliquee dans un modelage algebrique des tensions de reynolds qui prend en compte l'influence des fluctuations de masse volumique. L'extension au cas de faible compressibilite est examinee ainsi que les consequences qui en resultent sur la structure du champ turbulent. La partie experimentale porte sur l'etude du melange de deux ecoulements avec des nombres de mach respectifs de 1,8 et 0,3. Une determination du champ des grandeurs moyennes est effectuee dans la zone comprise, entre la region ou se fait le melange des 2 ecoulements et celle ou commence l'etat asymptotique. De plus, la relation entre le taux d'evasement et le frottement turbulent est examine

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Arzoumanian, Edouard. "Corrélations spatiotemporelles en couches limites turbulentes cas d'une mobilité de la paroi /." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37602405p.

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Gratiot, Nicolas. "Étude expérimentale de la formation des couches de crême de vase turbulentes." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 2000. http://www.theses.fr/2000GRE10153.

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Abstract:

Le transport des sediments fins (vases) dans les rivieres ou les estuaires presente frequemment une stratification marquee (lutocline) separant une couche superieure en suspension, d'une couche inferieure appellee couche de creme de vase (ou cbs). La formation des cbs est examinee en laboratoire a partir d'une experience de turbulence de grille oscillante. Des regimes permanents, associes a des concentrations variees dans la cbs (3-200 g. L 1), ont ete caracterises par la distribution verticale de la concentration, la turbulence et la vitesse de chute des sediments. L'etude montre que l'evolution de la turbulence au dessus de la grille n'est pratiquement pas influencee par la presence des sediments dans la cbs jusqu'au niveau de la lutocline au travers de laquelle la turbulence est totalement detruite. L'interaction sediment-turbulence depend essentiellement du flux de chute entrave qui se produit lorsque la concentration excede 15 g. L 1. Cela se traduit par une variation importante du nombre de richardson de flux a lutocline. Il avoisine 0. 2 pour les essais a grande concentration et depasse 0. 5 pour les essais a faible concentration.

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Barre, Stéphane. "Action de la compressibilité sur la structure des couches de mélange turbulentes supersoniques." Toulouse, ENSAE, 1993. http://www.theses.fr/1993ESAE0004.

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Abstract:

L’étude expérimentale d'une couche de mélange supersonique dont les grosses structures les plus représentatives se meuvent, par rapport aux écoulements extérieurs, a un nombre de Mach convectif Mc=0. 62 a été effectuée pour décrire l'évolution de cet écoulement entre l'état de couche limite et celui de couche de mélange turbulente pleinement développée. Des mesures de turbulence ont été réalisées à l'aide d'une méthode d'anémothermométrie par fil chaud spécialement adaptée au cas transsoniques à faibles nombres de Reynolds. Cette méthode ayant été validée à la fois dans la couche limite initiale et dans la couche de mélange, les résultats obtenus ont été interprétés à l'aide d'un modèle de diffusion turbulente qui semble bien adapté à ce type d'écoulement. Une compilation des données disponibles dans la littérature a été effectuée. Il en ressort que le niveau de frottement turbulent varie avec Mc comme le taux d'évasement. L’anisotropie de la turbulence ne semble pas altérée jusqu’à Mc>0. 6. De plus, le modèle de diffusion proposé donne une méthode simple pour évaluer la vitesse de convection des grosses structures énergétiques. Les résultats de ces estimations sont en bon accord avec les mesures directes de cette quantité, particulièrement dans notre cas où Uc a été déterminé à l’aide de mesures en deux points, ainsi qu’avec les estimations théoriques basées sur l’existence de chocs liées aux structures convectées. Ainsi, une évaluation des effets de compressibilité sur les quantités turbulentes est donnée et reliée aux modifications dans la structure de l’écoulement.

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BRAUD, Caroline. "Etude de la dynamique d'un écoulement à cisaillements croisés : interaction couche de mélange - sillage." Phd thesis, Université de Poitiers, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004751.

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Abstract:

Dans cette étude, on s'intéresse à la compréhension de la dynamique de l'écoulement d'interaction d'une couche de mélange plane turbulente avec un cylindre circulaire. Cet écoulement trimensionnel et inhomogène dans les trois directions est analysé, dans un premier temps, à l'aide de mesures fils chauds et de mesures de pressions pariétales. A partir de ces données, on montre l'influence du nombre de Reynolds, du rapport d'aspect et du paramètre de cisaillement sur le nombre de Strouhal, le coefficient de succion et la longueur de formation. En particulier, les analyses montrent que, dans la région au dessus de l'impact de la couche de mélange (du côté basse vitesse), l'analyse spectrale présente systématiquement au moins deux cellules de fréquence constante. L'organisation principale est quant à elle analysée à l'aide de mesures PIV (Vélocimétrie par Image de Particule) et au moyen de la POD (Décomposition Orthogonale aux valeurs Propres). Les premiers modes POD, représentant l'organisation des structures cohérentes énergétiquement dominantes, montrent clairement la présence de structures inclinées de part et d'autre de la région d'impact de la couche de mélange. En dessous de l'impact (du côté haute vitesse), où l'écoulement est tridimensionnel, les modes POD plus élevés présentent des modes de coalescence de structures, de structures longitudinales et de dislocations de structures, proches de ceux trouvés lors de la tridimensionalisation des sillages (par leur nature intrinsèque ou par pertubation suivant l'envergure du cylindre). Par ailleurs, à l'aide d'une projection de Galerkin dans le plan derrière l'axe du cylindre, un LODS (Low Order Dynamical System) est construit. Son analyse révèle l'existence d'une ``injection'' de fluide du côté haute vitesse de fréquence de battement faible. Enfin, une analyse de données simulées à bas nombre de Reynolds (DNS) permet de conforter les résultats expérimentaux sur la présence de comportements caractéristiques à cette configuration d'écoulement.

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Bennaceur, Iannis. "Etude numérique de la diffusion d'une onde acoustique par une couche de cisaillement turbulente à l'aide d'une simulation aux grandes échelles." Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0187/document.

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Abstract:

Lors des mesures acoustiques dans les souffleries à veine ouverte, les ondes acoustiques émises par une maquette ou une source située dans la veine se propagent dans la couche de cisaillement turbulente qui se forme aux abords du jet avant d’être reçues par les microphones localisés en dehors. L’onde acoustique interagit avec le champ de vitesse turbulent de la couche de mélange ce qui a pour effet de modifier son contenu spectral, de redistribuer spatialement son énergie et de moduler sa phase et son amplitude, on parle alors de diffusion acoustique. Cette thèse a consisté à l’étude de la diffusion d’une onde acoustique par une couche de cisaillement turbulente à l’aide d’une simulation numérique aux grandes échelles. Pour cela, il a d’abord été nécessaire de réaliser la simulation numérique aux grandes échelles d’une couche de cisaillement turbulente plane dans son régime auto-similaire. Dans un second temps, nous avons simulé l’interaction entre une onde acoustique et l’écoulement turbulent afin d’étudier les caractéristiques du champ de pression diffusé qui en résulte. Nous avons notamment vérifié que la simulation était capable de prédire précisément les fréquences sur lesquelles est répartie la plupart de l’énergie acoustique ainsi que la forme du spectre de pression diffusé. Finalement, le champ de vitesse du milieu turbulent qui est corrélé avec l’enveloppe du champ de pression diffusé a été reconstruit à l’aide de la méthode de l’estimation stochastique linéaire. Cette méthode nous a notamment permis de visualiser les larges structures turbulentes qui interviennent principalement dans le mécanisme de diffusion acoustique
During open jet wind tunnel measurements, the acoustic waves emitted by a device or an acoustic source located inside the flow propagate inside the turbulent shear layer that develops at the periphery of the jet before being received by microphones located outside the flow. The acoustic wave interacts with the turbulent velocity field leading to a change of directivity, a phase and amplitude modulation as well as a spectral re-distribution of the acoustic energy over a band of frequencies. This phenomenon is known as acoustic scattering. This work has consisted in the study of the scattering of an acoustic wave by a turbulent shear layer using large-eddy simulation. The first step of the study has consisted in the large-eddy simulation of a turbulent shear layer in its self-similar state. In a second second step, the direct computation of the interaction between the acoustic wave and the turbulent flow has been performed in order to study the characteristics of the resulting scattered pressure field. It has been shown that the numerical simulation is able to accurately predict the frequencies on which the main part of the scattered energy is redistributed, as well as the shape of the scattered pressure spectrum. Finally, the turbulent velocity field which is correlated with the envelope of the scattered pressure field is reconstructed using the linear stochastic estimation method. This method has enabled the visualization of the large turbulent structures that mainly take part in the acoustic scattering mechanism

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Aubrun-Sanches, Sandrine. "Étude expérimentale des structures cohérentes dans un écoulement turbulent décollé et comparaison avec une couche de mélange." Toulouse, INPT, 1998. http://www.theses.fr/1998INPT001H.

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Les écoulements turbulents décollés, présents dans les applications industrielles, ont des comportements fortement instationnaires caractérisés par la présence de structures tourbillonnaires cohérentes dans la couche cisaillée incurvée créée par le décollement. Par la présence de la recirculation et de la zone de recollement, les structures cohérentes possèdent une évolution différente de celles rencontrées dans une couche cisaillée libre classique. Notre étude consiste donc à déterminer les similarités entre les structures cohérentes de la couche cisaillée décollée et de la couche cisaillée libre plane ainsi que l'évolution des structures cohérentes lorsqu'elles s'approchent du recollement. Des mesures instationnaires multipoints, à l'aide de peignes de fils chauds, réalisées en soufflerie aérodynamique nous permettent d'accéder à une information spatio-temporelle du passage des structures cohérentes dans trois sections d'un écoulement décollé derrière une marche descendante. Après traitement par deux techniques conditionnelles distinctes (l'une basée sur la vorticité, l'autre sur une reconnaissance de profil), nous accédons aux grandeurs cohérentes caractéristiques de la structure tourbillonnaire dominante et étudions son comportement lorsque sa position dans la couche cisaillée varie, à section fixée. L'application de ces méthodes à une section d'une couche de mélange plane puis à trois sections de la couche cisaillée décollée nous renseigne sur la similarité de morphologie des structures cohérentes dans les deux écoulements, sur l'identité propre de la structure et confirme le phénomène de blocage du processus d'appariement lorsqu'on s'approche du recollement ainsi qu'une trajectoire majoritairement confinée dans la partie haute de la couche cisaillée décollée, signifiant ainsi une advection directe des structures vers l'aval sans impact physique sur la paroi. Cette étude fournit des informations sur l'identité et l'évolution des structures cohérentes dans une couche cisaillée décollée et constitue une base de données solides pour la validation de simulations numériques instationnaires.

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Benard, Pierre. "Etude numérique à forte résolution des bandes précipantes associées à un système frontal dans une onde barocline forcée par cisaillement." Toulouse 3, 1989. http://www.theses.fr/1989TOU30209.

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Abstract:

Un modele anelastique non-hydrostatique avec representation detaillee des processus physiques a ete utilise dans une version bidimensionnelle, pour simuler une grontogenese par cisaillement (probleme d'eady), avec des mailles horizontales variant de 40 a 5 km permettant de s'affranchir de l'utilisation d'un schema de parametrisation de la convection. La diversite de structure observee pour les bandes precipitantes accompagnant les systemes frontaux a pu etre reproduite par l'approche numerique bidimensionnelle. L'utilisation de diagnostics elabores issus des simulations a permis d'elucider la nature des processus donnant naissance aux differentes bandes precipitantes: destabilisation de la couche limite par basculement des isentropes, responsable de la formation de la ligne de convection frontale. Les bandes frontales etroites sont interpretees comme des ondes de gravite similaires a celles se developpant au bord d'un plateau infini. La convection oblique engendre des bandes larges dans la zone frontale de meso-echelle mais de duree de vie limitee (6-9 h). Le confinement des ascendances dans les zones de faible stabilite, qui entraine l'existence d'une large bande de secteur chaud

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Absi, Rafik. "Contribution à la modélisation analytique des couches limites turbulentes et dispersion de particules en suspension." Habilitation à diriger des recherches, Université de Cergy Pontoise, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00770089.

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Abstract:

Cette 'Habilitation à Diriger des Recherches' a pour objectif de retracer le parcours et les activités du candidat sur les dix dernières années. Elle donne un aperçu de l'expérience acquise dans les domaines de l'enseignement, de la recherche et de l'implication dans la vie de l'établissement. La première partie récapitule le parcours académique et les activités du candidat ainsi que sa production scientifique. La deuxième partie présente une description synthétique des activités de recherche portant sur le thème principal qui traite de la modélisation analytique des couches limites turbulentes et la dispersion de particules solides en suspension. L'idée principale de cette approche consiste à proposer à l'ingénieur des outils à la fois pratiques et précis. Afin d'améliorer la description des écoulements turbulents proche parois, nous avons commencé par travailler à la résolution analytique de l'équation de l'énergie cinétique turbulente k. Nous avons proposé une solution générale qui a permis d'obtenir une fonction au voisinage immédiat de la paroi. Cette fonction a été d'abord validée par des données de simulation numérique directe (DNS) puis évaluée au niveau du code Fluent. Ces résultats ont permis de développer des modèles analytiques de viscosité turbulente qui ont permis de reconstituer avec précision le champ des vitesses en canal turbulent. A partir d'une analyse des équations de Navier-Stokes moyennées au sens de Reynolds (RANS) appliquées aux écoulements à surface libre, nous avons obtenu une équation différentielle ordinaire (EDO) pour les vitesses ainsi que sa solution semi-analytique. L'application aux canaux étroits (rapport d'aspect < 5) montre des profils de vitesses avec un maximum au-dessous de la surface libre. Nous avons développé des formulations analytiques du nombre de Schmidt turbulent nécessaire à l'évaluation du transfert de masse et des concentrations au sein des milieux fluides en mouvement avec particules. Nous avons considéré le cas de particules de sable en suspension sous l'effet d'un écoulement oscillant sur un fond de rides. Le modèle analytique de viscosité turbulente a été généralisé à ce type d'écoulements et validé par le modèle à deux équations k-ω. Cet exemple a permis en particulier de distinguer l'effet de sédimentation du phénomène de détachement tourbillonnaire. En conclusion, cette présentation sera complétée par des perspectives à court et à moyen terme.

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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.

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Abstract:

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 ZDES
Better 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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Cohen, Elie. "Étude de la pression pariétale et du bruit de couches limites turbulentes avec gradients de pression." Thesis, Paris, ENSAM, 2015. http://www.theses.fr/2015ENAM0044/document.

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Abstract:

Cette thèse a pour objectif d'améliorer la compréhension des effets d'un gradient sur une couche limite turbulente à l'équilibre. On s'intéresse en particulier aux effets d'un gradient de pression sur la partie aérodynamique de l'écoulement, ainsi que sur le bruit émis par la couche limite turbulente. En effet, une couche limite turbulente est une source de bruit omniprésente en aéronautique, automobile ou encore en ferroviaire. Cette source provient de la pression fluctuante produite par la couche limite turbulente se développant à la surface de la paroi extérieure du véhicule. Deux contributions au bruit de couche limite turbulente à l'intérieur de l'habitacle d'un véhicule peuvent être observées. La première contribution est une contribution de type aéroacoustique et est appelée contribution directe. Elle est due à la génération d'ondes acoustiques par les fluctuations de pressions générées par la couche limite turbulente. La deuxième contribution est due à des mécanismes de vibro-acoustique et est appelée contribution indirecte. Elle est due à l'excitation structurale engendrée par les fluctuations de pression sur la paroi du véhicule. Les fluctuations de pression d'une couche limite turbulente sont de plus responsables de la génération d'un rayonnement acoustique qui est de même nature que celui de la contribution directe mais qui est dirigé vers l'extérieur du véhicule. Dans le cadre de cette thèse, des calculs directs à l'aide d'un solveur numérique permettant la résolution des équations de Navier-Stokes en régime compressible sont réalisées pour des cas de couches limites avec gradients de pression adverses et favorables. L'étude de ces résultats nous permet de mettre en évidence l'augmentation des niveaux du rayonnement acoustique avec un gradient adverse et leur diminution avec un gradient favorable en comparaison du cas sans gradient de pression. De plus, l'étude des spectres de la pression fluctuante sous les différentes couches limites étudiées, a également permis d'observer l'augmentation des deux contributions au bruit de couche limite, à savoir les contributions directe et indirecte avec un gradient de pression adverse et leur diminution avec un gradient de pression favorable. On observe de plus que ces effets sont amplifiés avec l'augmentation de l'intensité du gradient
The aim of this study is to provide a better understanding of the effects of a pressure gradient on an equilibrium turbulent boundary layer. In particular, the effects on the aerodynamic part and on the turbulent boundary layer noise are studied here. In fact, in the framework of transport industry, boundary layers constitute a fundamental source of aerodynamic noise. A turbulent boundary layer over a wall can provide a direct and an indirect contribution to the noise felt inside a vehicle. The indirect contribution corresponds to the structural excitation of the structure below and the direct contribution consists in the propagation of pressure waves. Wall pressure fluctuations are also responsible for the propagation of pressure waves outside the turbulent boundary layer. In this regard, simulations of turbulent boundary layers in presence of adverse and favorable pressure gradients are carried out using direct noise computation by solving the compressible Navier-Stokes equations. This method provides the direct contribution and the wall pressure fluctuations, which are responsible for the indirect contribution to the aerodynamic noise. Results show that an adverse pressure gradient leads to higher levels of the direct acoustic emission whereas lower levels are obtained in presence of a favorable pressure gradient in comparison to the zero gradient case. The study of the spectra of the wall pressure fluctuations for the different gradients cases we present, yield to the same hierarchy of levels. We further observed that these effects are amplified with the increase in the intensity of the gradient

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Nguyen, Thi Phuong. "Simulation numérique et analyse physique des couches limites turbulentes compressibles sous l'influence des gradients de pression." Toulouse, INPT, 1998. http://www.theses.fr/1998INPT041H.

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Abstract:

Ce travail est consacre à la modélisation numérique et l'analyse physique des couches limites compressibles soumises à des gradients de pression favorables et adverses. Dans la première partie, une couche limite incompressible sans gradient de pression est calculée par un code de calcul de type parabolique. Les résultats théoriques et expérimentaux nous ont permis de valider ce code et d'évaluer la performance des différents modèles de turbulence a deux équations. Ensuite, nous étudions les effets de la compressibilité. L'extension des fonctions d'amortissement des modèles classiques de type k - e aux écoulements compressibles est discutée. Les résultats comparés avec les données expérimentales nous montrent la capacité des modèles de décrire des couches limites compressibles. Dans la dernière partie, le code de calcul est appliqué aux écoulements compressibles à des gradients de pression favorables et adverses. Les effets des gradients de pression sur les couches limites subsoniques sont analysés, et ensuite nous étudions les effets combinés des gradients de pression et de la compressibilité. Les performances de différents modèles dans ces configurations complexes sont évaluées.

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Leclere, Florence. "Développement de moyens de calcul de couches limites turbulentes réactives sur la tuyère d'un avion hypersonique à propulsion aérobie." Toulouse, ENSAE, 1994. http://www.theses.fr/1994ESAE0007.

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Abstract:

L'écoulement de couches limites à la sortie de la chambre de combustion d'un avion hypersonique à propulsion aérobie est étudié pour deux cas de vol correspondant à des nombres deMach de 6 et 12. Le long de la tuyère, l'écoulement est réactif et le mécanisme réactionnel peut comporter plus d'une centaine de réactions et une quinzaine d'espèces chimiques. La notion de troisième corps permet de réduire les temps de calcul, sans omettre pour autant aucune réaction chimique. De plus, on a établi des critères permettant de négliger les réactions qui ont peu d'influence sur les taux de production chimique des différentes espèces. Le couplage entre la chimie et la turbulence est abordé de deux façon différentes qui dépendent de la nature de l'écoulement en sortie du superstatoréacteur. S'il est mal mélangé, la combustion est limitée par le temps de mélange turbulent nécessaire pour mettre en contact les réactifs et on emploie un modèle de type Eddy Break-Up pour exprimer les taux de production chimique. Cette méthode limite fortement la cinétique chimique et l'écoulement est proche de l'état figé. A l'inverse, si l'écoulement est bien mélangé, il faut tenir compte de fluctuations de température dans le calcul des vitesses des réactions chimiques qui sont des fonctions exponentielles de la température. Cette dépendance est prise en compte soit en faisant un développemnt de Taylor à l'ordre deux selon le rapport de la variance des fluctuations de température et de la température moyenne, soit en utilisant des fonctions de densité de probabilité présumées de type Gaussienne. Ces deux méthodes totalement distinctes ont cependant des effets similaires.

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Vigneron, Rémi. "Effets de gradients de pression sur des couches limites turbulentes supersoniques : calcul à l'aide d'une modélisation algèbrique des flux turbulents (A.S.M.)." Aix-Marseille 2, 1986. http://www.theses.fr/1986AIX22003.

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Abstract:

La modelisation employee fait appel a deux equations supplementaires pour l'energie cinetique de la turbulence et son taux de dissipation. L'hypothese de fermeture relative aux tensions de frottement dues a la turbulence est de type "algebraic stress model". Comparaison des calculs avec les resultats experimentaux

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Vigneron, Rémi. "Effets de gradients de pression sur des couches limites turbulentes supersoniques calcul à l'aide d'une modélisation algébrique des flux turbulents (A.S.M.) /." Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376018135.

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Diakhaté, Malick. "Fatigue et comportement des couches d'accrochage dans les structures de chaussée." Phd thesis, Université de Limoges, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00521906.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'une collaboration entre le laboratoire Mécanique et Modélisation des Matériaux et Structures du Génie Civil (3MsGC) de l'Université de Limoges, et Eurovia, une société du groupe VINCI. Les travaux réalisés dans cette thèse visent à une meilleure connaissance du comportement mécanique des couches d'accrochages mises en oeuvre à l'interface de deux couches d'enrobés bitumineux. Afin de caractériser ce comportement, un large travail expérimental a été réalisé. Les résultats de cette campagne d'essais ont permis d'alimenter le modèle éléments finis développé dans le but de prédire la durabilité du collage à l'interface des couches de chaussée. Ce modèle permet également d'étudier l'effet de la modélisation ou non du comportement de l'interface sur le dimensionnement de la chaussée. Afin de mener à bien la campagne expérimentale de ce travail, un prototype de dispositif d'essai a été conçu et réalisé. Au moyen d'une presse servohydraulique mono-axe, le dispositif permet d'appliquer une sollicitation de double cisaillement aux interfaces d'une éprouvette symétrique constituée de trois couches d'enrobés bitumineux. Ainsi, des essais monotones, oligocycliques et de fatigue ont été réalisés à 10 et à 20°C sur une interface BBTM/BBSG, comportant ou non une couche d'accrochage à base de bitume pur. Les essais oligocycliques et de fatigue, réalisés en mode de contrôle de force, ont permis d'obtenir des résultats très satisfaisants, et très peu dispersés. Trois critères de rupture d'interface ont été analysés. Les résultats obtenus montrent que l'absence de couche d'accrochage réduit considérablement la performance à la fatigue du collage à l'interface. Les résultats d'essais ont également permis de proposer une méthode qui permet de prédire la loi de fatigue du collage à partir des résultats d'essais monotones de cisaillement. Cette campagne d'essais de cisaillement est complétée par une série d'essais monotones de torsion. Outre la caractérisation du comportement mécanique des couches d'accrochage, les résultats ont permis de déterminer les conditions expérimentales dans lesquelles les essais en laboratoire de cisaillement et de torsion sont corrélables. L'essai monotone de torsion présente l'avantage d'être réalisable sur chantier. Une dernière partie de ce travail est consacrée à l'analyse de l'influence, d'une part, du comportement mécanique du collage à l'interface lors du dimensionnement de la structure de chaussée, et d'autre part, des sollicitations tangentielles répétées sur la tenue à la fatigue du collage à l'interface. Deux modèles éléments finis (2D et 3D) sont développés pour étudier la réponse mécanique de la structure sollicitée par l'essieu standard français. Les résultats obtenus montrent que sur certaines sections de chaussée, la prise en compte des sollicitations tangentielles conduit à considérer la fatigue des interfaces comme prédominante lors du dimensionnement.

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Shahsavari, Vahid. "L'application de la méthode MASW pour déterminer l'épaisseur des couches superficielles du béton." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2011. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1610.

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Abstract:

Nowadays, many environmental and climatic factors such as weathering actions, temperature variation, chemical attacks, abrasion and other degradation processes can cause near surface damage (0.0 m to 0.5 m) to most concrete structures exposed to severe environmental conditions. As such, the spread of such damage and, subsequently, the loss of mechanical properties of materials are very progressive in long term. The main purpose of Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW) method is to 1) characterize near surface damage in concrete structures as a nondestructive testing procedure, 2) estimate the thickness of superficial layers and determine shear-wave velocity (V[subscript S]) profiles. The originality of this research is the application of MASW as a non-destructive method for the evaluation of near surface damage in concrete structures. Indeed, major applications of this method are concerning geotechnical applications. Experiments have been conducted on two concrete slabs (0.80 m, 3 m et 3.50 m) at IREQ with different typical simulated near surface pathologies in order to test the accuracy of MASW method. The results demonstrate that the MASW method has a potential to identify the homogeneity of concrete and estimate the thickness of superficial layers in concrete structures.

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Watteaux, Romain. "Détection des grandes structures turbulentes dans les couches de mélange de type Rayleigh-Taylor en vue de la validation de modèles statistiques turbulents bi-structure." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00669707.

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Abstract:

Cette thèse a pour objectif de détecter les structures turbulentes aux grandes échelles présentes dans une couche de mélange de type Rayleigh-Taylor incompressible à faible nombre d'Atwood. Diverses grandeurs statistiques conditionnées par la présence de ces structures ont été obtenues, et il est désormais possible de les comparer avec les résultats des modèles statistiques turbulents dits bi-structure, tel le modèle 2SFK développé au CEA. Afin de réaliser les simulations numériques directes du mélange turbulent, un code numérique tridimensionnel incompressible à densité variable a été développé. Ce code a été parallélisé dans les trois directions. Plusieurs méthodes de détection de structure ont été conçues et testées. Bien que toutes ces méthodes présentent différents intérêts, seule la plus efficace vis-à-vis de nos critères de détection a été gardée pour faire des simulations à forte résolution (plus d'un milliard de mailles, 1024^3). Un filtrage temporel de la vitesse verticale est utilisé dans cette méthode de détection afin de : 1) corriger les distorsions dues aux points d'arrêt et zones de recirculation dans l'écoulement, 2) minimiser l'effet de la turbulence aux petites échelles et mieux mettre en évidence les grandes échelles, 3) introduire un effet mémoire permettant de prolonger la bimodalité du champ de détection depuis les zones laminaires extérieures jusqu'au centre de la zone de mélange turbulent. Plusieurs simulations numériques directes 1024^3 ont été effectuées. Les résultats viennent conforter ceux obtenus avec le modèle bi-structure 2SFK et justifient une étude plus poussée des grandeurs statistiques en vue de sa validation.

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Diakhaté, Malick. "Fatigue et comportement des couches d’accrochage dans les structures de chaussée." Limoges, 2007. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/6571d719-9eba-4e0e-be37-58cb8a5632eb/blobholder:0/2007LIMO4037.pdf.

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Abstract:

Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’une collaboration entre le laboratoire Mécanique et Modélisation des Matériaux et Structures du Génie Civil (3MsGC) de l’Université de Limoges, et Eurovia, une société du groupe VINCI. Les travaux réalisés dans cette thèse visent à une meilleure connaissance du comportement mécanique des couches d’accrochages mises en œuvre à l’interface de deux couches d’enrobés bitumineux. Afin de caractériser ce comportement, un large travail expérimental a été réalisé. Les résultats de cette campagne d’essais ont permis d’alimenter le modèle éléments finis développé dans le but de prédire la durabilité du collage à l’interface des couches de chaussée. Ce modèle permet également d’étudier l’effet de la modélisation ou non du comportement de l’interface sur le dimensionnement de la chaussée. Afin de mener à bien la campagne expérimentale de ce travail, un prototype de dispositif d’essai a été conçu et réalisé. Au moyen d’une presse servohydraulique mono-axe, le dispositif permet d’appliquer une sollicitation de double cisaillement aux interfaces d’une éprouvette symétrique constituée de trois couches d’enrobés bitumineux. Ainsi, des essais monotones, oligocycliques et de fatigue ont été réalisés à 10 et à 20°C sur une interface BBTM/BBSG, comportant ou non une couche d’accrochage à base de bitume pur. Les essais oligocycliques et de fatigue, réalisés en mode de contrôle de force, ont permis d’obtenir des résultats très satisfaisants, et très peu dispersés. Trois critères de rupture d’interface ont été analysés. Les résultats obtenus montrent que l’absence de couche d’accrochage réduit considérablement la performance à la fatigue du collage à l’interface. Les résultats d’essais ont également permis de proposer une méthode qui permet de prédire la loi de fatigue du collage à partir des résultats d’essais monotones de cisaillement. Cette campagne d’essais de cisaillement est complétée par une série d’essais monotones de torsion. Outre la caractérisation du comportement mécanique des couches d’accrochage, les résultats ont permis de déterminer les conditions expérimentales dans lesquelles les essais en laboratoire de cisaillement et de torsion sont corrélables. L’essai monotone de torsion présente l’avantage d’être réalisable sur chantier. Une dernière partie de ce travail est consacrée à l’analyse de l’influence, d’une part, du comportement mécanique du collage à l’interface lors du dimensionnement de la structure de chaussée, et d’autre part, des sollicitations tangentielles répétées sur la tenue à la fatigue du collage à l’interface. Deux modèles éléments finis (2D et 3D) sont développés pour étudier la réponse mécanique de la structure sollicitée par l’essieu standard français. Les résultats obtenus montrent que sur certaines sections de chaussée, la prise en compte des sollicitations tangentielles conduit à considérer la fatigue des interfaces comme prédominante lors du dimensionnement
The research work presented in this PhD thesis lies within the framework of a partnership between the laboratory Mechanics and Modeling of Materials and Structures in Civil Engineering (3MSCE, University of Limoges) and Eurovia, a subsidiary of the VINCI Group. The study aims at better understanding the mechanistic behavior of tack coats spread at the interface between two asphalt concrete (AC) layers. This behavior is characterized through a large experimental campaign. Then, the tests results are used in a finite element program. This program allows the pavement structure engineer to predict, on the one hand, the durability of the bonding at the interface, and on the other hand, the effect of modeling the interface behavior on the pavement response. In this research project, a laboratory double shear test device is designed and manufactured. By means of a mono-axis hydraulic press, the device allows applying a double shear loading at the interfaces of a symmetrical specimen which is consisted of three AC layers. Thus, monotonic, oligocyclic and fatigue tests are carried out at 10 and 20°C on an interface BBTM/BBSG (very thin AC layer overlaid on a dense AC layer). This interface is with or without tack coat (a cationic rapid-set emulsion with pure bitumen). The oligocyclic and fatigue tests were carried out in a force controlled mode, and lead to very innovative and interesting results. Three failure criteria are analyzed. The results clearly show that the lack of tack coat reduces the fatigue performance of the bonding (interface). Through the analysis of the results, a method is proposed, and allows predicting the fatigue law of the bonding from the monotonic shear tests results. This shear tests campaign is completed by a series of laboratory monotonic torque tests. Besides the characterization of the tack coats shear behavior, the experimental conditions where the torque and the double shear tests results are similar are specified. The last part of this work deals with, on the one hand, the effect of the interface shear behavior on the pavement structure design, and on the other hand, the effect of the repeated horizontal loads on the fatigue of the bonding at the interface. Two finite element models (2D and 3D) are developed in order to evaluate the mechanistic response of the pavement subjected to the French standard axle. Findings from this numerical simulation show that, when taking into account the horizontal loads, the fatigue of the bonding becomes predominant during the pavement structure design

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Abd, El Megid Wael. "Effet de la rhéologie sur la qualité de surface et de la performance des BAP." Thèse, Université de Sherbrooke, 2012. http://hdl.handle.net/11143/6110.

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Abstract:

Les bétons autoplaçants (BAP) représentent une technologie émergente basée sur la fluidité du matériau et l'élimination de la vibration pour leur mise en place. Les avantages des BAP sont une réduction remarquable du temps de coulée, une plus grande facilité à remplir des éléments structuraux fortement armés, une réduction de l'effort physique, une élimination des vibrations et du bruit, une amélioration de la qualité de la surface et une confection de produits de béton de meilleure qualité. Un approvisionnement inadéquat ou interrompu du BAP lors d'une coulée dans des environnements chauds et secs ou dans des coffrages volumineux ou encore lorsque le béton est retenu peut causer des plans de faiblesses. Certains BAP ont des propriétés thixotropiques et peuvent ainsi être mis en place sur un béton qui a figé mais qui n'a pas commencé sa prise initiale. Ce type de coulée est appelée [i.e. appelé] coulée multi-couches. Dans ces cas problématiques, l'ACI (237R-07) recommande d'utiliser un vibrateur externe ou interne pour une durée de 2 à 3 secondes afin d'annuler la formation de ces lignes de bétonnage. La recherche s'intéresse à assimiler le savoir existant, effectuer des recommandations et de définir des modèles pour le lien entre 2 couches successives de BAP. Un programme expérimental a été entrepris à l'Université de Sherbrooke pour évaluer la perméabilité à l'eau et le lien résiduel entre 2 couches par des essais de flexion et de cisaillements obliques et directs pour des coulées multicouches. De plus, l'effet de la vibration de la couche ancienne de béton avant de couler la nouvelle sur le lien résiduel entre ces 2 couches a été étudiée par des essais de cisaillement direct sur le BAP durci. Huit mélanges de BAP ont été élaborés avec des niveaux différents d'ouvrabilité et de thixotropie et ont permis de couler les corps d'épreuve prismatiques. Les essais pour déterminer le lien résiduel et la perméabilité à l'eau ont été réalisés après 7 et 28 jours de cure humide respectivement après la mise en place du béton. L'ouvrabilité a été évaluée à l'aide des essais d'étalement simple, d'étalement au J-ring et du T50. La thixotropie a été mesurée avec le rhéomètre MK-III modifié, le scissomètre et le plan incliné. Le temps d'attente entre la coulée de 2 couches successives se situe entre 0 et 60 minutes. En général, les résultats obtenus montrent que la perte d'ouvrabilité, le niveau de thixotropie et le temps d'attente ont des effets néfastes sur la performance des coulées multicouches avec des BAP, cependant le temps d'attente a un plus grand impact que les 2 autres paramètres. Les problèmes rencontrés dans les coulées multicouches ont plus d'impact sur les propriétés de transport du béton que sur ses propriétés mécaniques. La recommandation de l'ACI citée auparavant n'est pas valide pour tous les types de BAP parce que la durée de la vibration est fonction du temps d'attente entre 2 couches et de la thixotropie ou du niveau d'ouvrabilité du béton. De bonnes corrélations ont été établies entre l'ouvrabilité et la thixotropie. Une amélioration de la qualité de surface est généralement obtenue avec des propriétés rhéologiques contrôlées et un très faible ressuage. Des BAP avec des hauts seuils de cisaillement peuvent conduire à la présence de bulles d'air à la surface du béton durci. Une viscosité plastique faible peut être associée à de la ségrégation surtout lors de la coulée d'éléments profonds. Il est très important de contrôler l'ouvrabilité du béton en fonction du temps car une perte d'ouvrabilité peut provoquer une faible habileté au remplissage et à des défauts de surface. Ces défauts peuvent apparaître suite à l'effet de retardateur du superplastifiant et/ou des températures faibles lors de la coulée. Durant ce temps de prise retardé, le béton peut ségréger ou ressuer, ainsi l'eau interstitielle peut migrer à la surface du moule, où elle peut produire des bulles d'air ou des sillons. La chute libre des mélanges autoplaçants à l'intérieur de murs, colonnes et autres sections profondes peut entraîner de l'air dans le béton. Le déversement vertical du BAP directement sur du béton déjà coulé peut produire un vortex du nouveau béton à l'intérieur de l'ancien, entraînant avec lui une quantité significative d'air qui sera piégée à l'interface. Le programme expérimental s'intéresse également à l'acquisition du savoir, la rédaction de recommandations et la mise au point de modèles reliés à la qualité de surface des BAP. Un programme expérimental a été entrepris à l'Universite de Sherbrooke pour évaluer la qualité de surface et la teinte des BAP. Une nouvelle technique a été développée pour détecter les défauts présents à la surface coffrée comme les bulles d'air ou des traces de ségrégation en utilisant les logiciels AutoCAD et ENVI 4.5. L'essai du Z-test avec différentes orientations des surfaces fut élaboré en considérant plusieurs matériaux de coffrage : contreplaqué, acier, géotextile, plexiglas et un matériau perméable. Le Z-test mesure 1400 mm de hauteur. Son avantage est de pouvoir étudier l'orientation et la nature des coffrages ainsi que la chute libre lors de la coulée. Pour cette étude, 32 mélanges de BAP ont été réalisés avec des propriétés rhéologiques différentes afin de couler des éléments de Z-test et d'étudier l'influence de la rhéologie du matériau sur la qualité de surface du produit fini. Le comportement rhéologique a été défini à l'aide du rhéomètre ICAR. En général, les résultats obtenus montrent que pour avoir une qualité de surface acceptable et une ségrégation et un ressuage faibles, le seuil de cisaillement et la viscosité plastique doivent être maintenus respectivement entre 0-50 Pa et 10-30 Pa.s, et la hauteur de chute libre doit être réduite pour minimiser la taille et le nombre des bulles d'air. De plus, les coffrages perméables sont recommandés pour éliminer complètement les bulles d'air sur les surfaces coffrées et pour annuler toute influence du ressuage sur la qualité de surface des BAP. L'influence des paramètres de formulation sur l'ouvrabilité, la thixotropie et la rhéologie des BAP a également été abordée dans cette étude. Ces paramètres sont E/L en masse, S/A en volume, la teneur en liant, et la valeur initiale de l'étalement.

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Druon, Yann. "Etude de la propagation guidée et du rayonnement acoustiques par les conduits d'éjection de turboréacteur : Modélisations analytiques et numériques." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2006. http://www.theses.fr/2006ECDL0002.

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Abstract:

Le travail présenté dans ce mémoire porte sur la modélisation de la propagation acoustique dans les conduits d’éjection de turboréacteur et du rayonnement correspondant vers l’extérieur. Le propos est, d’une part, de développer des méthodes de calcul analytiques permettant de modéliser le problème de façon souple et rapide et, d’autre part, d’évaluer la pertinence de différentes méthodes numériques, indispensables pour tenir compte de façon plus réaliste de la géométrie du problème et des conditions aérodynamiques. L’étude s'inscrit dans une démarche d’analyse progressive, en partant de configurations simples pour intégrer les éléments de complexité physiques les uns après les autres (traitements acoustiques, géométrie complexe, écoulements uniforme et non uniforme…). À chaque étape, les résultats des différentes méthodes sont comparés et l’influence des principaux paramètres du problème est analysée. La solution de référence est donnée ici par une méthode de calcul analytique basée sur la théorie modale en conduit annulaire de section constante. Le rayonnement en champ lointain est calculé, pour un corps central tronqué sur la section de sortie, par l’approximation de la membrane bafflée, et pour un corps central infini, par la technique de Wiener-Hopf. Ce dernier modèle, en particulier, prend en compte l’influence, sur le champ de pression rayonné, d’une condition de Kutta appliquée au bord de fuite de l’éjection. À basse fréquence, les méthodes numériques BEM et FEM aboutissent aux mêmes résultats en l’absence d’écoulement. Les comparaisons entreprises avec des mesures expérimentales sont très satisfaisantes, confirmant la pertinence des modèles théoriques. Lorsqu’un écoulement uniforme est pris en compte, les méthodes BEM et FEM convergent, respectivement, vers les solutions analytiques avec et sans condition de Kutta appliquée au bord de fuite. Le comportement particulier de chacune des méthodes est attribué à la variable de base considérée dans les codes de calcul, à savoir la pression ou le potentiel acoustiques. À haute fréquence, l’approche asymptotique par sommation de faisceaux gaussiens conduit à des résultats peu satisfaisants, les limitations de la méthode étant probablement dues à l’absence de modèle de diffraction dans la formulation actuelle. Plusieurs facteurs géométriques influencent la propagation acoustique à l’intérieur du conduit d’éjection secondaire. L’élément le plus critique est la présence des bifurcations, qui entraîne des recompositions modales du champ sonore d’autant plus fortes que les ondes incidentes se propagent avec une composante azimutale élevée (rotation du champ acoustique). Un modèle analytique est développé pour rendre compte de ces recompositions modales et sa pertinence est confirmée par comparaison des résultats avec la méthode BEM. À l’extérieur des conduits, l’influence du mât-réacteur et de la forme précise du corps central sur le champ rayonné en direction du sol se révèle plus limitée. L’effet des couches de cisaillement prenant naissance aux bords de fuite de l’éjection est en revanche conséquent. La réfraction des ondes induite par une discontinuité de vitesse de part et d’autre d’une ligne de glissement (modèle de Munt) semble correctement modélisée par la méthode FEM, pourtant limitée en théorie à un modèle d’écoulement porteur irrotationnel. L’influence des gradients de densité et de température, en revanche, n’est pas bien reproduite
This work deals with the modeling of the acoustic propagation inside turbofan exhaust ducts and the corresponding radiation to the outside. The main objectives are, first, to develop analytical methods, enabling fast and flexible simulations of the problem, and second, to assess the relevance of different numerical methods, now indispensable to account for more realistic geometries and aerodynamic conditions. The study is performed following a progressive process, beginning with simplified configurations to integrate the elements of physical complexity one by one (presence of acoustic liners, realistic geometry, uniform and non-uniform mean flows…). At each stage, the results of the different methods are compared and the influence of the principal parameters is analyzed. The reference solution is given here by an analytical method based on the modal theory for annular ducts with constant cross section. The far field radiation is calculated, in the case of a hub truncated at the exit plane, using the flanged duct approximation, and for an infinite hub, with the aid of the Wiener-Hopf technique. In this last model, the possibility of vortex shedding from the duct trailing edge is included by application (or not) of a Kutta condition. At low frequency, and in the absence of mean flow, the Boundary and the Finite Element Methods (BEM and FEM) give the same results. The comparisons with measurements are also very good, confirming the relevance of the theoretical models. In the presence of a uniform mean flow, the BEM and the FEM respectively tend to the analytical solutions obtained with and without the Kutta condition imposed at the edge. The particular behavior associated to each method is thought to be related to the acoustic variable considered in the codes, i. E. Acoustic pressure or potential. At high frequency, the results of the Gaussian Beam Summation approach are found to be unsatisfactory, probably because of the absence of any diffraction model in the current code formulation. Several geometrical factors influence the acoustic propagation in the secondary exhaust duct (By-Pass). The most critical point lies in the presence of two bifurcations that induce modal redistributions increasing with the rotation of the incident wave inside the duct. An analytical model for sound propagation in a bifurcated duct is presented and validated by comparison with BEM results. Outside the ducts, the influence of the pylon and the after-body real geometry on the radiation to the ground seems to be more limited. Conversely, the effect of shear layers generated at the duct trailing edges is significant. In spite of theoretical restrictions, the waves refraction due to flow mismatches across a vortex sheet (Munt’s model) seems to be relatively well predicted by the FEM potential formulation. The impact of density or temperature gradients, however, is not well reproduced

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Fardeheb-Mammeri, Amina-Zahia. "Dépôt par pulvérisation magnétron de couches minces de nitrure d'aluminium à axe C incliné en vue de la réalisation de dispositifs à ondes acoustiques vibrant en mode de cisaillement." Thesis, Nancy 1, 2009. http://www.theses.fr/2009NAN10115/document.

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Abstract:

L'excitation et la propagation des ondes de cisaillement dans les dispositifs à ondes acoustiques de surface SAW à base de nitrure d'aluminium, en milieux liquides, nécessitent l'inclinaison de l'axe c dans la structure hexagonale. Le but de cette étude était de déposer des couches minces d'AlN à axe c incliné par la technique de pulvérisation magnétron sans aucune modification du dispositif de pulvérisation, le substrat et la cible n'ayant subi ni inclinaison ni décalage. Il a été possible, par une approche basée seulement sur la variation des paramètres de croissance, de déposer des couches minces piézoélectriques avec un angle d'inclinaison de 13°±2° dans des conditions de haute pression (0.8 Pa) et basse température (300°C). Une couche de SiO2 a été également déposée afin de favoriser la croissance inclinée des grains et par conséquent de celle des colonnes. Les couches déposées présentent une grande homogénéité de l'épaisseur sur 75% d'un substrat de silicium de 3 pouces. Après la détermination des paramètres optimaux de « croissance inclinée », nous avons réalisé un dispositif à onde acoustique de surface fonctionnant en mode de cisaillement avec lequel nous avons démontré la possibilité d'exciter les ondes de cisaillement dans un dispositif de type AlN/Si02/Si à 486.2 MHz avec une vitesse de propagation d'environ 5835m/s et un facteur de couplage électromécanique de 0.014%. La réponse électrique est fort intéressante si on tient compte du faible couplage électromécanique dû au substrat utilisé
The excitation and propagation, in liquid media, of shear waves in surface acoustic wave (SAW) devices based aluminum nitride (AlN) require the inclination of the c axis in the hexagonal structure. The purpose of this study was to deposit tilted c-axis AlN thin films by magnetron sputtering technique without any modification of the deposition system. The search approach was based only on the optimisation of deposition parameters. Substrate and the target were not inclined or shifted. It has been possible through an approach based solely on changes in growth parameters, to deposit thin piezoelectric layers with an inclination angle of 13 ° ± 2 ° under conditions of high pressure (0.8 Pa) and low temperature ( 300 ° C). A thin layer of SiO2 was also introduced to enhance the growth of tilted grains and therefore the columns. The deposited layers have a homogeneous thickness of 75% of a silicon substrate of 3 inches. After determining the optimal parameters leading to growth AlN film with tilted c-axis, we achieved a SAW device and hence demonstrate the ability to excite shear waves in AlN/Si02 /Si SAW structure. The performed device operate at 486.2 MHz corresponding to an acoustic velocity of about 5835m/s and an electromechanical coupling coefficient of 0.014%. The obtained electrical response is very interesting if we take into account the low electromechanical coupling of the structure due to the used substrate

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Scheller, Johannes. "Electroactive morphing for the aerodynamic performance improvement of next generation airvehicles." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2015. http://oatao.univ-toulouse.fr/14479/1/scheller_partie_1_sur_2_2.pdf.

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Abstract:

The need to improve the aerodynamic performance of air vehicles is the origin of intense research on the real-time optimization of the airfoil shape. This real-time optimization can only be achieved by morphing the airfoil using adequate materials and actuators. The object of this thesis is to study smart-material actuators for aerodynamic performance optimization on different time scales (low-frequent and high-frequent actuation). First, the effects of the distinct actuation types, low-frequency large-displacement shape-memory alloy (SMA) and high-frequency low-displacement piezoelectric, on the surrounding flow are analyzed separately using dedicated time-resolved particle image velocimetry (TR-PIV) measurements. The experiments showed the deformation capacity of the SMA technology under realistic aerodynamic loads. Furthermore, it was highlighted that despite the limited actuation frequency the “quasi-static” hypothesis has to be carefully adapted for the Reynolds number range of 200.000. The PIV measurements conducted behind the piezoelectrically actuated trailing edge showed the capacity of the actuator to reduce the shear-layer instability modes. An open-loop optimum actuation frequency of 60 Hz has been identified. Secondly, a hybridization of the two previously studied technologies has been proposed. The implied actuators, SMAs and macro fiber composites (MFCs), have been modelled and the combined actuation capacity has been demonstrated. The designed prototype NACA4412 airfoil has been tested in the S4 wind-tunnel of IMFT and it was shown that the combination of the two technologies allows acting on the shear-layer vortices as well as control the lift.

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Desombre, Jonathan. "Modélisation vof de l’écoulement de jet de rive en surface et dans une plage perméable." Thesis, Pau, 2012. http://www.theses.fr/2012PAUU3038/document.

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Abstract:

Cette thèse propose une modélisation numérique 2D des écoulements en zone de jet de rive avec un code Volume-Of-Fluid. Dans un premier temps, le détail de la structure interne de l’écoulement de jet de rive généré par l’effondrement d’un front d’onde turbulent sur une plage imperméable lisse est étudié. Le modèle numérique est ensuite étendu à la simulation des écoulements en milieu poreux internes à la plage. L’utilisation d’une unique équation de quantité de mouvement (VARANS) et de la méthode 1-fluide, permet de résoudre simultanément les écoulements de l’eau et de l’air à la surface et dans une plage perméable. Ce modèle a été confronté à une série de cas tests analytiques et à de récentes mesures expérimentales. Les résultats numériques montrent l’aptitude du modèle VOF-VARANS à reproduire les écoulements en zone de jet de rive sur une plage imperméable fixe
A 2D numerical modeling of flows in the swash zone is proposed using a Volume-Of- Fluid code. The detailed flow structure of a bore-driven swash event over an impermeable beach is first studied. The numerical model is then developed to account for porous media flow within the beach. The unique VARANS momentum equation and 1-fluid method used allow to solve simultaneously both surface and subsurface flows of air and water phases in the swash zone. This model is validated against a series of analytical tests cases and confronted to recent experimental measurements. The numerical results highlight the ability of the VOF-VARANS model to reproduce swash flows over and within a permeable beach

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Payen, Gérard. "Contribution à l'étude des régimes d'écoulement à faible nombre de Reynolds au travers d'expansions symétriques par simulations numériques instationnaires basées sur une méthode de Random Vortex hybride." Rouen, 1991. http://www.theses.fr/1991ROUES017.

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Abstract:

Un outil numérique destiné à la simulation instationnaire d'écoulements incompressibles visqueux partiellement confinés dans le cadre d'une approximation bi-dimensionnelle plane est présenté. Basé sur une méthode de Random Vortex hybride, il exploite l'équation de transport de la vorticité par une discrétisation adaptative sur des éléments lagrangiens à supports compacts. Des algorithmes destinés à améliorer la performance de calcul et la flexibilité sont également introduits. Une étude bibliographique raisonnée relative aux écoulements au travers d'expansions symétriques brusques est menée. Les paramètres déterminants sont dégagés. Différents régimes sont distingués : les transitions rencontrées à nombre de Reynolds croissant conduisent d'un écoulement recirculant symétrique stationnaire à des configurations asymétriques puis à l'apparition d'instabilités. Certaines justifications phénoménologiques sont proposées et les mécanismes mal cernés sont soulignés. La méthode numérique décrite est appliquée à la simulation de ces écoulements et les résultats obtenus comparés aux données expérimentales et numériques disponibles. Les prédictions effectuées sont en excellent accord dans le cas du régime symétrique stationnaire. A un nombre de Reynolds plus élevé, les calculs conduisent à des régimes asymétriques dont seule la nature est conforme aux résultats expérimentaux. Le déclenchement d'instabilités apparaît à une valeur de Reynolds plus faible qu'expérimentalement. Le rôle de la méthode numérique dans ces désaccords est suggéré, ainsi que d'éventuels palliatifs

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Burel, Aliénor. "Contributions à la simulation numérique en élastodynamique : découplage des ondes P et S, modèles asymptotiques pour la traversée de couches minces." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01060178.

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Abstract:

Cette thèse porte sur la modélisation des ondes élastodynamiques dans deux situations particulières qui pénalisent les méthodes numériques utilisées pour simuler ces phénomènes. Dans la première partie, on se place dans le cas où les ondes de pression (ondes P) se propagent à une vitesse beaucoup plus grande que celle des ondes de cisaillement (ondes S). Les modèles numériques utilisés habituellement pour traiter cette configuration sont pénalisés par la plus petite vitesse qui dicte le choix du pas du schéma. Nous proposons ici un schéma qui découple numériquement, dans le volume, les ondes P et les ondes S, pour deux types de conditions de bord en utilisant la décomposition du déplacement en potentiels de Lamé, en deux dimensions. Les conditions aux limites de Dirichlet homogènes, qui sont des conditions essentielles pour la formulation classique en déplacement, deviennent des conditions naturelles, mais non standard, pour la formulation en potentiels qui se présente comme un système de deux équations d'ondes couplées par les conditions aux limites. Cette formulation préserve une énergie équivalente à l'énergie élastodynamique. Nous construisons un schéma éléments finis en espace et utilisons un thêta-schéma en temps sur les termes de bord afin de ne pas pénaliser la CFL et mener à une condition sur le pas de temps indépendante des termes de couplage au bord. Ce schéma préserve une énergie discrète. Le cas des conditions de surface libre mène à des instabilités. Nous les avons traitées comme des perturbations des conditions de Dirichlet, ce qui permet d'obtenir de bons résultats dans le domaine fréquentiel mais donne naissance à de sévères instabilités après discrétisation en temps. La seconde partie de la thèse est consacrée à la construction, l'analyse et la validation de conditions de transmission effectives (CTE) à travers une couche mince de matériau homogène et isotrope d'épaisseur constante h. Ici, la finesse de la couche affecte les schémas explicites usuels car le maillage de la couche avec des éléments suffisamment petits entraîne une diminution analogue du pas de temps critique via la condition CFL, tandis que l'on espère avec les CTE obtenir un pas de temps indépendant de l'épaisseur de la couche. Une analyse complète du cas de la bande mince rectiligne est donnée en deux et trois dimensions. Les conditions obtenues sont stables via la conservation d'une énergie et l'ordre de l'erreur d'approximation par rapport à l'épaisseur de la couche pour les conditions d'ordre 2 est de O(h^3). Des résultats numériques sont présentés pour les configurations bi et tridimensionnelles, ils valident les résultats de stabilité, d'estimation d'erreur et de conditions de stabilité de schémas en temps proposés, qui sont des modifications du schéma explicite utilisé en l'absence de couche mince. Enfin, le traitement d'une couche curviligne est effectué dans le cas bidimensionnel. Sa stabilité est à nouveau vérifiée par conservation d'énergie et des résultats numériques sont également présentés.

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Stoehr, Michèle. "Epitaxie par MOVPE de ZnSe sur des substrats semiconducteurs et études des contraintes dans ces hétérostructures." Montpellier 2, 1991. http://www.theses.fr/1991MON20301.

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Abstract:

L'epitaxie de znse a ete realisee sur differents substrats semiconducteurs par la methode de l'epitaxie en phase vapeur par les composes organometalliques (movpe). Les heterostructures elaborees ont ete principalement caracterisees par diffraction de rayons x, reflectivite et spectroscopie raman permettant une etude detaillee des contraintes residuelles dans les couches epitaxiees

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Link, Mathias. "Etude et réalisation de résonateurs à ondes acoustiques de volume (FBAR) montés sur miroir acoustique et exploitant le mode de cisaillement dans les couches minces d'oxyde de zinc (ZNO) à axe c incliné: application aux capteurs gravimétriques en milieux liquides." Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00110411.

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Abstract:

Les systèmes publics de santé nécessitent des capteurs miniaturisés pour l'amélioration des diagnostics médicaux. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse était de simuler, réaliser et caractériser des résonateurs à ondes acoustiques de volume à base de couches minces, vibrant en mode de cisaillement à 800 MHz et montés sur miroir acoustique (SMR), et de démontrer leur capacité à fonctionner comme capteurs gravimétriques en milieu liquide.

Trois procédés de dépôt par pulvérisation de couches de ZnO à axe c incliné ont été développés. De telles couches sont nécessaires pour l'excitation d'ondes de cisaillement et essentielles pour un fonctionnement en milieu liquide. Des inclinaisons jusqu'à 16° ont été obtenues avec une incidence oblique des particules en utilisant des caches additionnels. Des couches homogènes ont été déposées sur la surface entière d'un wafer 4“. Des outils de simulation et de caractérisation ont permis d'optimiser les SMRs, améliorant le coefficient de couplage de 0.012 à 0.149 et le facteur de qualité de 3.5 à 230. Leur application dans des solutions de glycérol a montré qu'ils se prêtent à la détection gravimétrique et comme viscosimètres. Des mesures de liaisons anticorps-antigènes en milieu liquide ont été réalisées avec succès. Comparées à des microbalances à quartz vibrant à 10 MHz, la sensibilité est 1000 fois plus grande et la résolution est 4 fois meilleure.

Les SMRs sont hautement sensibles, peuvent être intégrés à des systèmes électroniques, et permettent des mesures quantitatives avec de bonnes résolutions. Ces nanobalances à couche piézoélectrique pourront former le noyau de systèmes portables et bon marché pour le diagnostic médical.

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Oderno, Vincent. "Croissance de couches minces épitaxiées de phases de Laves TR-Fe2 (TR=Y, Tb, Dy et Er) : influence des déformations épitaxiales sur l'anisotropie magnétique." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1996. http://www.theses.fr/1996INPL072N.

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Abstract:

Des couches minces monocristallines de phases de Laves TR-Fe2 (TR = Y, Tb, Dy, Tb0. 3 Dy0. 7 et Er) ont été épitaxiées sur un substrat de saphir (1 1 0) recouvert de couches tampon de niobium et de fer. La direction de croissance est 110. L'épitaxie induit des déformations, principalement un cisaillement xy. Des mesures de spectrométrie Mössbauer et d'aimantation mettent en évidence des changements de direction de facile aimantation par rapport aux matériaux massifs. Ces modifications d'anisotropie magnétique sont liées, par magnétoélasticité, aux déformations épitaxiales. Un modèle simple permet de rendre compte des effets observés en fonction des signes et des valeurs des constantes magnétocristallines et magnétoélastiques de chaque système

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Rivet, Cédric. "Étude en soufflerie atmosphérique des interactions entre canopée urbaine et basse atmosphère par PIV stéréoscopique." Phd thesis, Ecole centrale de nantes - ECN, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00974997.

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Abstract:

La couche de surface urbaine en conditions neutres est étudiée expérimentalement à l'aide d'une simulation en soufflerie atmosphérique et en utilisant des mesures de vitesse issues de l'anémométrie à fils chauds et de la PIV stéréoscopique. D'abord, l'écoulement généré est caractérisé par des quantités statistiques en un point, telles que la vitesse moyenne, les tensions de Reynolds et le spectre d'énergie de la composante longitudinale, en fonction de l'altitude. Les paramètres de rugosité et la structure de la couche de surface sont déterminés. Puis, l'analyse de cartes de coefficients de corrélation spatiale en deux points et des quadrants des tensions croisées de Reynolds confirme la présence de mouvements cohérents apparaissant dans les modèles d'organisation de la turbulence de couche limite sur paroi plane. Ceci va dans le sens d'une universalité de cette organisation pour la couche limite turbulente sur paroi, à partir d'une certaine altitude. Un intérêt particulier est porté sur la présence et l'action des mouvements cohérents transversaux qui, couplés aux mouvements cohérents verticaux, participent aux transferts de flux à proximité de la canopée. Enfin, l'analyse de la dynamique de la couche de cisaillement au sommet d'un obstacle met en exergue un mouvement de battement corrélé avec des lâchers de grappes de tourbillons originaires de l'obstacle, des mouvements cohérents verticaux de grande échelle originaires de l'écoulement de la couche limite et pénétrant la canopée, ainsi que des mouvements cohérents d'éjection de petite échelle. Ceci met en exergue une influence mutuelle de la couche limite atmosphérique et de l'écoulement issue de la canopée urbaine.

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Kriuchevskyi, Ivan. "Mechanical and viscoelastic properties of glass-forming polymers in the bulk and thin films : molecular dynamics study of model systems." Thesis, Strasbourg, 2017. http://www.theses.fr/2017STRAE044/document.

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Abstract:

En nous concentrant sur les valeurs du module de cisaillement l’équilibre Geq pour le modèle bien connu des polymères vitrifiables (echantillionné par le biais de la MD), nous avons adressé la question générale de en quoi les propriétées méchaniques des couches mince diffères de la phase volumique. Il a été démontrè que dans les deux cas Geq de manière non ambigus sèpare l’état fluide (Geq = 0) de l’état vitreux (Geq > 0). Nous avons aussi insisté sur le fait que Geq pour la couche mince dépend de lépaisseur du film h mais aussi de de la pression tangentielle qui est un résultante de la procédure de préparation de la couche mince
Focusing on the equilibrium shear modulus Geq of well-known glass-forming polymer model system (sampled by means of MD), we have addressed the general question of how the mechanical properties of the thin polymer films differs from the bulk. Using ”stress fluctuation” formalism we obtained Geq(T) for the bulk and films. It has been demonstrated that in both cases Geq unambiguously separates the fluid state (Geq = 0) from the glass (Geq > 0). We also stressed that Geq for the film does not only depend on film thickness h, but also on tangential pressure that is a consequence of the film preparation procedure

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Martínez, Ferrer Pedro José. "Simulation numérique directe dans la combustion turbulente sur une couche de cisaillement." Thesis, 2013. http://www.theses.fr/2013ESMA0018/document.

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Abstract:

Cette étude est consacrée à l’analyse des écoulements réactifs supersoniques cisailléset, plus particulièrement, des couches de mélange compressibles pouvant se développerdans les moteurs ramjet et scramjet. Des méthodes numériques appropriées ont été implémentéeset vérifiées pour aboutir au développement d’un code de calcul numériquemassivement parallèle, appelé CREAMS (compressible reactive multi-species solver). Cedernier a été spécialement conçu pour conduire des simulations numériques haute précision(simulations numériques directes ou DNS) de ce type d’écoulements. Une attentionparticulière a été portée à la description des termes de transport moléculaire et des termessources chimiques de façon à considérer la description physique la plus fidèle possible desmélanges des gaz réactifs à haute vitesse, au sein desquelles les temps caractéristiqueschimiques et de mélange aux petites échelles sont susceptibles d’être du même ordre degrandeur. Les simulations des couches de mélange bidimensionnelles et tridimensionnelles,inertes et réactives, confirment l’importance des effets associés à la compressibilité et autaux de dégagement de chaleur. Les résultats ainsi obtenus diffèrent en certains points deceux issus d’autres simulations qui introduisaient certaines hypothèses simplificatrices :développement temporel, emploi d’une chimie globale ou encore lois de transport simplifiées.En revanche, ils reproduisent certains tendances déjà observées dans un certainnombre d’études expérimentales conduites dans des conditions similaires
This study is devoted to the analysis of supersonic reactive shear flows and, in particular,compressible mixing layers that can develop inside the ramjet and scramjet engines.Appropriate numerical methods have been implemented and tested to achieve the developmentof a massively parallel numerical solver, called CREAMS (compressible reactivemulti-species solver). This tool was designed to conduct high-precision numerical simulations(direct numerical simulations or DNS) of such flows. Particular attention waspaid to the description of the molecular transport terms and chemical source terms toconsider the most accurate physical description of reactive gas mixtures at high velocity,in which the chemical and mixing time scales, corresponding to the smallest scalesof the flow, are susceptible to be of the same order of magnitude. Simulations of twoandthree-dimensional, inert and reactive, mixing layers confirm the importance of theeffects associated with compressibility and rate of heat release. The results obtained differin some points from other simulations which introduced simplifying assumptions such astemporal development, use of a global chemistry or a simplified description of the moleculartransport terms. Nevertheless, they reproduce some trends already observed in severalexperimental studies conducted under similar conditions

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Dissertations / Theses on the topic 'Couches de cisaillement turbulentes'

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