Academic literature on the topic 'Vélocimétrie Laser à effet Doppler (VLD)'

La Vélocimétrie Laser à effet Doppler (VLD) est un moyen de mesure non intrusif de la vitesse particulaire classiquement utilisé en mécanique des fluides. La vitesse acoustique est une grandeur très importante en acoustique car elle permet de caractériser les champs de propagation acoustique indispensable pour la compréhension de certains phénomènes de propagation en proche paroi ou pour des géométries complexes. Le banc DUCAT installé au laboratoire de l’équipe acoustique et vibration de l’Université de Technologie de Compiègne avait pour but de caractériser les performances acoustiques de différents systèmes d’absorption acoustique tel que les SDOF ou les poreux métalliques pour des utilisations aéronautiques à travers la mesure amont/aval de la vitesse et la pression acoustiques à travers deux sondes automatisées contenants un capteur à fil chaud ainsi qu’un microphone avec ogive. L’objectif de cette thèse est de permettre la mesure de la vitesse acoustique en propagation multimodale et en présence d’écoulement en utilisant la VLD. Le signal mesuré par la VLD est échantillonné aléatoirement et présente un bruit de fond assez important dû à la présence de l’écoulement dans le conduit. La nature complexe du signal mesuré demande des méthodes de traitement de signal particulières pour pouvoir en extraire la vitesse acoustique qui nous importe. La première partie de cette thèse, présente un benchmark des différentes méthodes présentes dans la littérature ainsi que leur validité pour les conditions expérimentales actuelles du banc DUCAT. Une simulation du signal VLD mesuré est développé en guise de référence de validation des méthodes qu’elles soient spectrales ou temporelles. La méthode des moindres carrés pondérés est finalement sélectionnée et adaptée suite à cette étude pour l’estimation des différents paramètres acoustiques à partir du signal brut. La deuxième partie concerne la présentation des outils numériques utilisés ou développés pour la simulation de la propagation acoustique dans les conduits infinis. L’outil numérique est un code éléments finis aéroacoustique basé sur les équations de Galbrun couplées à une couche absorbante virtuelle dite PML (Perfect Matched Layer). En raison de la présence de la PML, la résolution numérique du problème inverse devient compliquée et un code de résolution des problèmes aux valeurs propres non linéaires basé sur la méthode du Contour Intégral a dû être développé. La troisième partie de ce travail présente les différents composants du banc expérimental. Le banc permet la propagation acoustique multimodale (jusqu’à 5000 Hz) en présence d’un écoulement en aspiration/expiration pouvant atteindre une vitesse de Mach 0.25. La quatrième partie présente une comparaison numérique et expérimentale des outils présentés et développés durant la thèse. Une première comparaison pour une propagation multimodale dans un conduit droit permet de conclure sur l’efficacité du système de mesure et de traitement de signal avec une erreur relative inférieure à 1 dB. Une seconde comparaison a été réalisée pour l’étude des modes piégés acoustiques dans le cas d’un conduit cylindrique avec changement brusque de section
Laser Doppler Velocimetry (LDV) is a non-intrusive measurement of particle velocity classically used in fluid mechanics. The acoustic velocity is a very important quantity in acoustics for the characterization of acoustic propagation fields, which is essential for the understanding of certain propagation phenomena in near walls or for complex geometries. The DUCAT bench installed in the laboratory of the Acoustics and Vibration team of the University of Technology of Compiègne aimed at characterizing the acoustic performances of various acoustic absorption systems such as SDOF or metallic porous materials for aeronautical uses through the measurement of the acoustic velocity and pressure through two automated probes containing a hot wire sensor as well as a microphone with ogive. The objective of this thesis is to allow the measurement of acoustic velocity in multimodal propagation and in the presence of flow using the VLD. The signal measured by the VLD is randomly sampled and has a fairly large background noise due to the presence of flow in the duct. The complex nature of the measured signal requires special signal processing methods to extract the acoustic velocity that is important to us. The first part of this thesis presents a benchmark of the different methods available in the literature and their validity for the current experimental conditions of the DUCAT bench. A simulation of the measured VLD signal is developed as a reference to validate the methods, whether they are spectral or temporal. The weighted least squares method is finally selected and adapted following this study for the estimation of the various acoustic parameters from the raw signal. The second part concerns the presentation of the numerical tools used or developed for the simulation of the acoustic propagation in infinite ducts. The main numerical tool is an aeroacoustic finite element code developed in the lab based on Galbrun’s equations coupled to a virtual absorbing layer called PML (Perfect Matched Layer). Due to the presence of the PML, the numerical solution of the inverse problem becomes complicated, which led us to develop a code for solving nonlinear eigenvalue problems based on the Integral Contour method. The third part of this work presents the different components of the modified version of the bench as well as the characteristics of these different components. The bench allows the experimentation of multimodal acoustic propagation (up to 5000 Hz) in the presence of a suction/expiration flow that can reach a speed of Mach 0.25. The fourth and last part, presents a protocol of experimental numerical validation of all the tools presented and developed. The test/calculation comparisons are presented for a multimodal propagation in a straight duct at first. The results allow to conclude on the efficiency of the measurement and signal processing system with a relative error lower than 1 dB. The same protocol is then used for the experimental study of the acoustic trapped modes in the case of a cylindrical duct with an abrupt change of section

Le travail présenté porte sur l'application de la Vélocimétrie Laser Doppler (VLD) au domaine de l'acoustique aérienne sans écoulement. Le choix de cette technique optique pour la mesure de la vitesse particulaire acoustique est retenu en raison de son caractère faiblement intrusif, de son excellente résolution spatiale et de son aptitude à discriminer le sens de la vitesse. Le dispositif optique est tout d'abord caractérisé et ses réglages optimisés de manière à fournir un signal Doppler de bonne qualité. Les performances effectives dans le domaine de l'acoustique de deux systèmes d'acquisition et de traitement du signal, l'un commercialisé et l'autre développé au Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Maine (LAUM), sont ensuite précisées. Les jeux de paramètres optimaux pour le traitement des signaux sont mis en évidence à partir de la mesure du mouvement sinusoïdal de la pointe d'une aiguille dont la vitesse instantanée est déterminée par vibrométrie laser. Ces valeurs optimales des paramètres de traitement sont alors utilisées pour mesurer, en champ clos, des vitesses acoustiques sinusoïdales de fréquence comprise entre 200 Hz et 4 kHz et dont la valeur efficace se situe entre 0,1 et 10 mm/ s. La validité des résultats est discutée sur la base d'une comparaison avec des vitesses de référence, dont la précision est analysée soigneusement, déduites d'une mesure de pression. Les deux dispositifs étudiés présentent des performances voisines et satisfaisantes jusqu'à 2kHz et pour des valeurs efficaces de la vitesse supérieures à 1mm/s. L'utilisation du dispositif développé au LAUM est toutefois préférable en raison du faible ensemencement qu'il nécessite. Ces dispositifs ont été utilisés dans deux applications, portant l'une sur l'étude du rayonnement de transducteurs en champ libre et l'autre sur l'étude du flux d'énergie au sein du résonateur d'un réfrigérateur acoustique. Les résultats obtenus montrent que la VLD constitue un outil performant pour l'analyse de certains champs acoustiques
This research deals with the application of Laser Doppler Velocimetry (LDV) to airborne sound without flow. This sophisticated optical technique is chosen for measuring the acoustic particle velocity as it is only weakly invasive, also for its excellent spatial resolution and its ability to determine the sign of the velocity. First, the characteristics of the optical set-up are established and adjusted to obtain a good quality Doppler signal. Two systems for signal acquisition and processing, one available commercially and the other being developed at the Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Maine (LAUM), are assessed in detail for application to acoustic signals. After this, optimal sets of signal processing parameters are determined and used to measure sinusoidal particle velocities in enclosed acoustic fields for frequencies between 200 Hz and 4 kH z and rms velocities between 0. 1 and 10mm/s. The validity of the results is assessed by means of a comparison made with reference values for the velocity determined by derivation from precision measurements of the pressure. The two systems studied show satisfactory and close performance up to 2 kH z for velocities higher than 1 mm/s. Yet the LAUM system is to be preferred as it requires only a very light seeding. Finally these two systems are used in two specific applications, one dedicated to measuring particle velocities radiated in free field and the other to measuring the acoustic power in the resonator of a thermoacoustic refrigerator. The results obtained show the value of LDV as a powerful tool for acoustic velocity measurements

Le travail présenté s'inscrit dans le contexte particulier des écoulements en régime supersonique à l'origine de niveaux de bruit très importants et pouvant induire des phénomènes de vibrations significatives des structures solides présentes dans le champ acoustique rayonné. L'étude préalable de techniques de réduction de bruit et des mécanismes vibro-acoustiques nécessite, entre autres, une connaissance rigoureuse du bruit rayonné ainsi que de ses différentes sources. Pour un écoulement libre quelconque, une approche possible d'estimation du bruit généré consiste à relier la dynamique du champ turbulent intrinsèque de l'écoulement au champ acoustique rayonné. Ceci est rendu possible grâce au concept d'(\it analogie aéroacoustique) proposé initialement par Lighthill (1952). La détermination des organisations spatiale et temporelle du champ turbulent à partir d'un tenseur de corrélation des fluctuations de vitesse permet de rendre compte, statistiquement, de l'évolution au sein de l'écoulement des mécanismes de conversion de l'énergie cinétique turbulente en énergie acoustique et indirectement, de celle des sources aéroacoustiques. Des mesures par Vélocimétrie Laser à Effet Doppler (technique de mesure optique) en jets supersoniques successivement froid et chaud sont ainsi ici réalisées afin de déterminer une des composantes principales de ce tenseur de corrélation. Une modélisation simplifiée du tenseur, basée sur l'estimation d'échelles spatiales et temporelles dites intégrales et caractéristiques des mécanismes sources, est ensuite proposée dans la cas d'une turbulence homogène. La composition spectrale du champ turbulent dans le cas du jet supersonique froid est également ici rapportée et renseigne sur sa dynamique. Ces données expérimentales sont finalement couplées à un code de calculs aéroacoustiques dans le but de prédire le spectre d'intensité acoustique rayonné par un jet supersonique chaud.

Les phénomènes non linéaires dans les machines thermoacoustiques sont à l'origine d'écoulements secondaires se superposant au flux oscillant. Malgré leur faible niveau, ces écoulements entraînent une importante convection d'énergie vers les parois dégradant ainsi les performances énergétiques des systèmes thermoacoustiques. Afin d'augmenter leurs performances, il apparait comme inévitable de supprimer ou de réduire ce phénomène de vent acoustique. Cette thèse portera ainsi sur l'étude du vent acoustique dans les systèmes thermoacoustiques. Comme l'étude du vent acoustique nécessite la connaissance des champs acoustiques, un modèle linéaire du comportement des champs d'ordre 1 est utilisé et appliqué dans le cas d'une machine thermoacoustique annulaire de type Stirling conçue et réalisée au sein du LIMSI. Les résultats théoriques du champ de pression sont confrontés aux résultats expérimentaux et leurs écarts relatifs inférieurs à 6\% permettent la validation du modèle linéaire. Les écoulements secondaires n'ont été caractérisés, de nos jours, que pour des systèmes académiques. Afin de caractériser le vent acoustique dans notre moteur thermoacoustique, le modèle de Gusev et al. Et celui de Bailliet et al. Ont été utilisés. Pour appliquer leurs résultats, l'influence de la variation de la section transversale a été ajoutée à leurs modélisations. Les champs théoriques du gradient de pression et de la vitesse axiale de l'écoulement redressé, ainsi que le flux de masse ont été déterminés dans le moteur thermoacoustique à ondes progressives du LIMSI. Afin de valider les résultats obtenus, les champs théoriques de la vitesse axiale du vent acoustique ont été confrontés à leurs mesures obtenues par Vélocimétrie Laser Doppler. La bonne correspondance entre les résultats théoriques et expérimentaux a permis la validation du modèle utilisé. Afin de réduire le phénomène de vent acoustique dans les systèmes thermoacoustiques, la compréhension des mécanismes de génération de ce dernier s'est avérée indispensable. Ainsi trois phénomènes à l'origine de la création du vent acoustique ont été identifiés : les contraintes de Reynolds, les contraintes visqueuses et le débit acoustique. Le modèle de caractérisation a ensuite permis de quantifier l'influence de chaque mécanisme dans le moteur thermoacoustique. L'influence de la largeur du canal sur les différents mécanismes a été étudiée. Cette étude a permis de comprendre l'origine des tourbillons internes et externes
In thermoacoustic devices, nonlinear acoustic phenomena generate a secondary flow superimposed on the oscillating flow. Despite its low level, the secondary flow contributes to a significant energy dissipation by heat convection between the exchangers. Reducing or eliminating acoustic streaming appears inevitable to increase the efficiency of thermoacoustic engines. Therefore, this thesis focuses on the investigation of acoustic streaming. As acoustic streaming is generated by the propagation of acoustic, the knowledge of acoustic fields is required. A linear model of first order is used and applied in a travelling wave thermoacoustic engine designed and built at LIMSI. The results of acoustic pressure are compared theoretically and experimentally and the relative error less than 6% allows the validation of the linear model. Acoustic streaming has only been characterized in simplified systems. To characterize the streaming in our thermoacoustic device, the modellings of Gusev et al. And of Bailliet et al. Have been used. To apply their results in the case of our system, the influence of the section variation has been added to their modellings. The pressure gradient and the axial velocity of the acoustic streaming and the mass flow in the loop have been quantified in the system. Measurements by Laser Doppler Velocimetry of the streaming velocity have been performed and compared with the theoretical results. Good agreements between theoretical and experimental results have been obtained. To reduce acoustic streaming in thermoacoustic devices, it appears necessary to understand the mechanisms of streaming generation. Therefore, three phenomena were identified: the Reynolds stresses, the viscous stresses and the acoustic flow. The developed model was used to quantify the influence of each mechanism in the thermoacoustic engine. The investigation was then extended to the influence of the channel width. Those investigations lead to understand the origin of the inner and outer vortex. Therefore, the research works conducted in this thesis allow the characterization of streaming field in thermoacoustic systems and the expansion of the understanding of the phenomena at the origin of acoustic streaming. This work is part of research aimed at reducing acoustic streaming in thermoacoustic systems to increase their efficiency

La mesure de la vitesse particulaire acoustique par Vélocimétrie Laser à effet Doppler (VLD) peut permettre l'identification de champs acoustiques ou vibratoires. Ces champs, qui peuvent être le siège de phénomènes réactifs locaux, sont parfois difficilement accessibles à la mesure par le biais des techniques courantes (doublet microphonique, anémométrie de fil chaud). La VLD offre alors pour ce type de problèmes l'avantage d'être faiblement invasive, d'assurer une bonne localisation spatiale de la mesure, mais nécessite en contrepartie l'utilisation de techniques de traitement du signal adaptées. Pour estimer les paramètres de la vitesse acoustique - amplitude V et phase dans le cas d'une excitation harmonique - un traitement du signal spécifique est indispensable. L'analyse montre par ailleurs que ce signal, appelé signal Doppler, est à modulation de fréquence sinusoïdale. Les représentations temps-fréquence, basées sur l'estimation de la fréquence instantanée (FI) des signaux Doppler, et appliquées à l'analyse de signaux caractérisés par de faibles amplitudes de la vitesse et/ou des fréquences d'excitation élevées, ont mis en lumiére plusieurs limitations en termes de gamme de déplacements acoustiques et de bande fréquentielle. Afin d'améliorer ces premiers résultats, et à partir des informations a priori disponibles sur le modéle du signal de mesure, un éventail de techniques paramétriques adaptées au problème d'identification de la vitesse acoustique particulaire, dans le cas d'une excitation harmonique, a été étudié. Au cours de ce travail, deux approches ont été envisagées. La première consiste à exploiter des modèles de variation de la FI et a été mise en oeuvre à partir de filtrage auto-régresif (AR) et de filtrage de Kalman. La seconde, quant à elle, est basée sur le modèle du signal Doppler pour fournir une estimation "directe" de la vitesse acoustique (maximum de vraisemblance, méthode de Monte Carlo par chaînes de Markov). Les méthodes utilisées font toutes l'objet d'une étude de leurs performances sur des signaux synthétiques et expérimentaux
The particle acoustic velocity measurement using Laser Doppler Velocimetry (LDV) allows the identification of complex sound fields which can not generally be measured by conventional methods (microphonic gradient, hot wire anemometry). This method offers the advantage to be non intrusive and it presents a good spatial resolution. Nevertheless dedicated signal processing methods are needed to estimate the parameters - magnitude V and phase , in case of harmonic excitation - of the particle acoustic velocity. This signal, called Doppler signal, is sinusoidally frequency modulated. The time-frequency representations, based on the instantaneous frequency (IF) estimation, are applied to analyze Doppler signal. Previous studies have established the ranges of displacement and frequencies reachable. To improve these first results, several parametric methods have been suited to allow the ident ification of the acoustic velocity parameters. This study deals with two approaches using the a priori information available on the system. The first approach consists in using the information on the shape of the IF variations and considers the AR and the Kalman filter. The second one consists in using the signal Doppler information to identify the parameters. The signal processing methods are the maximum likelihood based principle and the Markov Chain Monte Carlo (MCMC) method. Each method has been evaluated on simulation and Experimental signaIs

La recherche dans le domaine des turbomachines nécessite de développer en parallèle des codes de calcul, des moyens pour instrumenter les bancs d'essais et accéder au champ de vitesse tridimensionnel et instationnaire dans les parties mobiles. Depuis 1996, une équipe de chercheur de l'ONERA-Toulouse a pris en charge le développement d'une nouvelle technique globale, la DGV (Doppler Global Velocimetry), basée sur la mesure du décalage fréquentiel lié à l'effet Doppler. Une utilisation de ce dispositif en turbomachines passe par une confrontation des résultats avec une autre technique de mesure (la PIV) sur un écoulement représentatif de celui induit par des aubes de compresseur en statique. Des essais ont été menés en soufflerie au Laboratoire Aérodynamique de Supaéro sur un profil seul pour mesurer le champ moyen de vitesse et caractériser le sillage. Les résultats de comparaison sont très satisfaisants et encouragent la poursuite du développement du système
Research in turbomachinery requires to develop CFD code as well as experimental device. Measurements are of prime important to set testing bench and access unsteady 3D velocimetry field in rotating parts. Since 1996, DGV technique (Doppler Global Velocimetry) has been developed at ONERA-Toulouse. This technique measure frequency shift caused by Doppler effect. To be applied in turbomachinery, this new method must be compared with PIV. As a reference case, a flow which geometry is comparable to that of a compressor blade grid has been choosed. Tests have been performed at Laboratoire Aérodynamique de Supaéro in a transonic wind tunnel on an isolated profile. Wake has been characterised with the two different methods by measuring velocity average flow field. Results are promising and justify further development of the system

Cette etude concerne les ecoulements generes par des helices industrielles placees dans des configurations geometriques variables dans une cuve cylindrique a fond bombe en regime turbulent et en regime transitoire. Dans le premier chapitre, une revue bibliographique sur l'hydrodynamique des ecoulements, sur les caracteristiques techniques des agitateurs les plus courants et sur la turbulence est presentee. Le dispositif experimental et les techniques de mesure sont detailles dans le second chapitre. Le troisieme chapitre traite de la caracterisation des ecoulements en systeme mono-etage (h = t). Une etude complete a ete conduite pour l'helice tt mixel en regime turbulent : ecoulement moyen et fluctuant et caracteristiques techniques. La forme des pales de cette helice a ensuite ete modifiee et cette nouvelle helice plus performante, appelee tt95, a ete testee en regime transitoire dans des fluides de differents comportements rheologiques. Divers mobiles ont par ailleurs ete concus et testes en regime turbulent. Le quatrieme chapitre concerne la caracterisation des ecoulements generes en systemes multi-etages. Dans une cuve haute (h = 2t) et en regime turbulent, l'influence de la position et du nombre d'helices tt a ete examinee. En regime transitoire et dans une cuve standard (h = t), l'hydrodynamique de l'ecoulement genere par differents systemes a deux helices et pour differents fluides a ete etudiee. Le cinquieme chapitre est une analyse temporelle et frequentielle des ecoulements. La visualisation des ecoulements en regime transitoire a permis de mettre en evidence la presence de macro-instabilites. L'analyse spectrale a ete realises en regime transitoire et turbulent, permettant de mettre en evidence la frequence caracteristique de la formation des macro-instabilites et de calculer les echelles de la turbulence.

Le travail présenté s'inscrit dans le contexte particulier des écoulements en régime supersonique à l'origine de niveaux de bruit très importants et pouvant induire des phénomènes de vibrations significatives des structures solides présentes dans le champ acoustique rayonné. L'étude préalable de techniques de réduction de bruit et des mécanismes vibro-acoustiques nécessite, entre autres, une connaissance rigoureuse du bruit rayonné ainsi que de ces différentes sources. Pour un écoulement libre quelconque, une approche possible d'estimation du bruit généré consiste à relier la dynamique du champ turbulent intrinsèque de l'écoulement au champ acoustique rayonné. Ceci est rendu possible grâce au concept d'{\it analogie aéroacoustique} proposé initialement par Lighthill (1952). La détermination des organisations spatiale et temporelle du champ turbulent à partir d'un tenseur de corrélation des fluctuations de vitesse permet de rendre compte, statistiquement, de l'évolution au sein de l'écoulement des mécanismes de conversion de l'énergie cinétique turbulente en énergie acoustique et indirectement, de celle des sources aéroacoustiques. Des mesures par Vélocimétrie Laser à Effet Doppler (technique de mesure optique) en jets supersoniques successivement froid et chaud sont ainsi ici réalisées afin de déterminer une des composantes principales de ce tenseur de corrélation. Une modélisation simplifiée du tenseur, basée sur l'estimation d'échelles spatiales et temporelles dites intégrales et caractéristiques des mécanismes sources, est ensuite proposée dans la cas d'une turbulence homogène. La composition spectrale du champ turbulent dans le cas du jet supersonique froid est également ici rapportée et renseigne sur sa dynamique. Ces données expérimentales sont finalement couplées à un code de calculs aéroacoustiques dans le but de prédire le spectre d'intensité acoustique rayonné par un jet supersonique chaud
The prediction of jet mixing noise using an acoustic analogy and based on experimental measurements is here investigated in the case of a supersonic jet. The basis of any acoustic analogy is the representation of the specifics spatial and temporal organisations of the turbulent field as a spatiotemporal correlation tensor of the turbulence velocity. This quantity gives informations on the dynamic and efficiency of the mechanisms of conversion of the turbulence kinetic energy into acoustic energy. Turbulence and source properties such as integral length and time scales, as well as convection velocity are commonly used to characterised the mixing processes and used for accurately modelling the spatiotemporal correlation tensor. The accuracy of the noise prediction is therefore related to the accuracy with which this tensor is modelled. Modelling of this quantity, based on experimental two-point Laser Doppler Velocimetry measurements in the case of a supersonic jet is here proposed. Modelling is based on an assumption of a homogeneous and isotropic turbulence field so that the tensor can be reduced to one component only. The prediction of the noise radiated by the flow requires also the spatial distribution of the energy of the sources to be known. An aerodynamic code is here used and validated by experimental measurements in a hot supersonic jet. Additional measurements have been performed to study the spectral content of the turbulent field and its evolution along the flow in such typical jets. This highlight on how the turbulent kinetic energy is efficiently used by the different components of the turbulent field. The noise radiated by the hot supersonic jet is finally predicted using a numerical code based on the Lighthill's acoustic analogy and the model established for the correlation tensor obtained from the experimental measurements

Ce travail est relatif à l'étude des circuits thermoélectriques utilisés pour la conception d'instruments de mesure. Les capteurs présentés sont constitués d'un élément sensible, une thermopile, qui se présente sous forme planaire ou filaire. Ces capteurs étaient réalisés dans notre laboratoire à partir du couple thermoélectrique constantan-cuivre. Ils présentaient l'inconvénient de délivrer un signal dépendant de la température du milieu environnant. Une étude portant sur de nombreux couples métalliques a permis de réaliser une compensation quasi-naturelle en température lors de l'utilisation de la paire fer-nickel. La valorisation de ce couple a nécessite la réalisation d'un banc d'étalonnage spécifique et d'un conditionneur de signal évolutif. Les fonctions de ce conditionneur sont diverses, elles ont notamment permis de mettre en évidence le principe d'une nouvelle méthode de mesure basée sur la réponse temporelle des capteurs à un indice de courant. L'étude de nombreux couples associée aux technologies couches minces permet d'envisager la réalisation de microcapteurs et de nouvelles applications.

De nos jours, l’énergie délivrée par la combustion dépasse 80% de l‟énergie totale dans le monde, et ce pourcentage restera probablement élevé le long des 100 prochaines années. La plupart des systèmes réactifs qui génèrent la combustion turbulente sont utilisés dans la fabrication, le transport et l‟industrie pour la génération des puissances. Comme résultat, l‟émission des polluants est parmi les problèmes majeurs qui sont devenus des facteurs critiques dans notre société. Dans ce cadre, une étude détaillée des systèmes réactifs est alors nécessaire pour la conception de systèmes de haute performance qui s‟adaptent aux technologies modernes. L'optimisation des performances de ces systèmes énergétiques permet d‟une part d‟économiser l'énergie et d‟autre part de réduire la pollution. Les jets turbulents sont impliqués dans l'efficacité de ces divers systèmes. Dans le cas isotherme, la complexité des écoulements turbulents résulte principalement de la coexistence des structures de tailles très différentes et de l‟interaction non linéaire entre ces structures. Les plus grandes structures dépendent fortement de la géométrie du domaine considéré, elles sont donc anisotropes. De plus, elles ont une grande durée de vie et elles sont responsables du transport de la quasi-totalité de l'énergie. Les plus petites structures, quant à elles, ont souvent un caractère beaucoup plus "universel" (dû à leur comportement relativement isotrope) et sont à l'origine du processus de dissipation visqueuse. Prédire numériquement la dispersion et le mélange d‟un scalaire non réactif dans un écoulement turbulent est considéré comme un problème primordial et reste toujours actuel. Plusieurs recherches sont attachés à ce sujet afin d‟approfondir de plus à la connaissance de différents phénomènes pour pouvoir les mieux prédire. La prédiction numérique du mélange turbulent existant dans plusieurs applications industrielles et environnementales, a un important intérêt en génie chimique. Il est nécessaire donc de bien comprendre la majorité de propriétés du mélange et de l‟écoulement. En combustion, la complication du comportement des jets résulte de l‟interaction entre le dégagement de la chaleur, les processus de mélange, l'entraînement et la recirculation des gaz. Pour bien comprendre la complexité de ce phénomène, il est nécessaire de connaître parfaitement l'évolution dynamique et scalaire des jets turbulents isothermes en présence d'importantes différences de densité, comme elles peuvent lors de la combustion. Cette optimisation passe par la compréhension de l'effet de la variation des conditions d'entrée sur les processus de mélange dans le cas non réactif et sur la stabilité et la nature de la flamme dans le cas réactif. Ainsi, des études théoriques, expérimentales et numériques, doivent être menées en parallèle pour mieux identifier les effets d'une telle intervention. Bien des questions demeurent ouvertes dans le but de mieux caractériser les différents écoulements turbulents réactifs. Les objectifs des études menées dans ce domaine sont la réduction des émissions de polluants et l‟amélioration du rendement de combustion. Une compréhension du mélange et leur interaction avec les différents processus chimiques traduit donc un enjeu majeur. Elle est considéré alors comme un facteur déterminant la qualité des variétés des procèdes. Ce travail de thèse se base sur les jets coaxiaux qui constituent un cas particulier de jet axisymétrique. Ils sont communément rencontrés dans des différents brûleurs industriels qui assurent le contact entre le comburant et le carburant sous une forme de jets coaxiaux. Cette technique est le siège d‟une amélioration du mélange et de la stabilité des flammes
Résumé non fourni