Tesi sul tema "Mécanique des fluides expérimentale"
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Ravelet, Florent. "Etude expérimentale d'écoulements internes turbulents monophasiques et multiphasiques". Habilitation à diriger des recherches, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00915643.
Abstract (sommario):
Ce mémoire présente une synthèse de mes travaux de recherche effectués depuis ma soutenance de thèse en septembre 2005. L'ensemble s'articule autour de problèmes touchant aux écoulements turbulents, tant monophasiques que multiphasiques abordés principalement d'un point de vue expérimental. Les problèmes traités sont tout autant d'ordre fondamental que plus appliqué. Cette présentation est organisée autour de 3 axes : 1. les instabilités et bifurcations en écoulements turbulents monophasiques ; 2. l'étude des écoulements dans les machines tournantes et leur conception ; 3. la dynamique et les instabilités en écoulements diphasiques. Ces 3 axes ont en commun un certain nombre de traits, comme la caractérisation au moyen d'outils expérimentaux conçus à dessein, l'analyse des données obtenues (signaux temporels ou champs de vitesse LDV/PIV) au moyen du développement d'outils de post-traitement (analyse d'image) et enfin l'intérêt porté aux phénomènes instationnaires et dynamiques.
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Cattieuw, Philippe. "Etude expérimentale des écoulements gaz-particules dans un lit fluidisé circulant". Aix-Marseille 1, 1992. http://www.theses.fr/1992AIX11037.
Abstract (sommario):
Le travail presente porte sur la caracterisation ponctuelle d'un ecoulement gaz-particules dans un lit fluidise circulant par velocimetrie-granulometrie laser-doppler. Pour cela nous avons concu et realise un pilote de laboratoire froid dans lequel les conditions d'ecoulement en entree sont parfaitement maitrisees. Le fluide porteur est de l'air a temperature ambiante. Les particules fluidisees sont des billes de verre. Nous avons determine en differents points la vitesse de chaque phase ainsi que la distribution en taille de la phase solide, cela dans les zones d'entrainement et de desengagement. Nous avons mis en evidence des stratifications spatiales des particules en taille et vitesse pour differentes vitesses superficielles
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Mycek, Paul. "Étude numérique et expérimentale du comportement d'hydroliennes". Phd thesis, Université du Havre, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00925229.
Abstract (sommario):
Ce manuscrit traite de la caractérisation numérique et expérimentale du comportement d'hydroliennes. D'un point de vue expérimental, des essais ont été réalisés au bassin à houle et courant de l'IFREMER de Boulolgne-Sur-Mer, sur des maquettes d'hydroliennes tri-pales à axe horizontal. Des configurations comprenant une seule hydrolienne, d'une part, et deux hydroliennes alignées avec l'écoulement, d'autre part, ont été considérées pour une large gamme de TSR et, le cas échéant, de distances inter-hydroliennes. Le comportement des hydroliennes est analysé à la fois en termes de performances (coefficients de puissance et de traînée) et de développement du sillage. Les effets du taux de turbulence ambiante sont également examinés. Par ailleurs, des simulations numériques, obtenues à l'aide d'un code tridimensionnel instationnaire, fondé sur la méthode Vortex particulaire et développé au LOMC (UMR 6294, CNRS - Université du Havre) en partenariat avec l'IFREMER, sont présentées. Le code de calcul permet également d'étudier les performances et le sillage d'une hydrolienne. Ce dernier a été complètement réécrit dans le cadre de cette thèse et le support théorique et technique des différents aspects du code est fourni dans ce manuscrit, où la méthode Vortex telle qu'elle est utilisée dans le code est exposée en détail.
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Goharzadeh, Afshin. "Étude expérimentale des écoulements spiralés dans le système de Couette-Taylor". Le Havre, 2001. http://www.theses.fr/2001LEHA0005.
Abstract (sommario):
Ce travail se situe dans le cadre de l'étude de la transition vers la turbulence dans le système de Couette-Taylor (l'écoulement d'un fluide newtonien confiné entre deux cylindres coaxiaux en rotation différentielle) qui peut être soumis à un gradient radial de température. Lorsque les cylindres sont en contrarotation, la première instabilité d'un écoulement isotherme est super-critique et donne lieu à des spirales interpénétrantes. Le motif de ces spirales est décrit par deux équations complexes de Ginzburg-Landau couplées dont nous avons mesuré les coefficients réels en même temps que le coefficient de diffusion de la phase. La seconde instabilité, sous-critique, donne lieu à l'intermittence spacio-temporelle caractérisée par la coexistence de spots turbulents et des zones laminaires, distribués de façon aléatoire dans le temps et l'espace. La dynamique des spots turbulents dépend de la vitesse de rotation des cylindres. Au délà des vitesses de rotation critiques, les spots turbulents se connectent pour former une spirale turbulente dont nous avons étudié la cinématique et la diffusion de la phase. En présence d'un gradient radial de température, dans le cas du cylindre extérieur fixe, la nature et le seuil des instabilités changent. Le couplage des mécanismes de destabilisation d'origine thermique et centrifuge engendre des spirales dont les caractéristiques dépendent du gradient radial de température et de la vitesse de rotation du cylindre intérieur. Nous avons établi le diagramme d'état de ces spirales et mis en évidence les rôles des différents effets, thermique et hydrodynamique, sur l'écoulement.
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Carrat, Jean-Bastien. "Quantification expérimentale et numérique de l'agressivité de cavitation". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAI044/document.
Abstract (sommario):
La cavitation est un enjeu majeur dans de nombreux systèmes hydrauliques à cause des chutes de performances, des vibrations et de l'endommagement qu'elle peut générer.Cette thèse est dédiée au phénomène d'érosion par cavitation et vise à proposer des outils pour quantifier le potentiel érosif d'un écoulement cavitant.La géométrie retenue est celle d'un hydrofoil symétrique basé sur un NACA0015 avec une partie plane entre 27% et 70% de la corde pour faciliter la mise en place de capteurs.L’étude se focalise sur une cavitation par poche oscillante se développant au bord d’attaque de l’hydrofoil.Les essais sont réalisés dans le tunnel hydrodynamique du LEGI, rénové en partie pour répondre aux nouveaux besoins de cette thèse.En parallèle, des calculs numériques sont menés avec le code de calcul 2D instationnaire cavitant IZ développé au LEGI.L'écoulement cavitant est analysé sur la base de vidéos rapides et de simulations numériques.Cette analyse permet de déterminer la dynamique de la poche, la longueur maximale de la poche et la fréquence de lâchers, ainsi que l'influence des paramètres hydrodynamiques (vitesse de l'écoulement, incidence du profil, nombre de cavitation) sur le comportement de la poche.De forts effets tridimensionnels observés expérimentalement rendent difficile la prévision de la dynamique de la poche avec le code bidimensionnel.Cependant, la longueur maximale de la poche et la fréquence de lâchers sont bien prévues numériquement.Une matrice de huit capteurs PVDF, de surfaces actives 2x2 mm$^2$, est fabriquée et collée sur l’hydrofoil entre 30% et 67% de la corde. Cette instrumentation permet de mesurer les pics de pression dus à l'implosion des structures de vapeur à une fréquence d'acquisition de 10~MHz sur huit voies en simultané.L’agressivité de l’écoulement cavitant est déterminée expérimentalement à partir de la distribution de la fréquence des pics de pression en fonction de leur amplitude.Numériquement, un paramètre d’agressivité est défini à partir d’un modèle développé précédemment au LEGI.Il permet d’estimer une agressivité instantanée et moyenne à la surface de l’hydrofoil.Des études locales sur l’agressivité instantanée et moyenne numériques permettent d’identifier l’origine des zones les plus agressives. Une comparaison qualitative entre expérience et numérique montre que le calcul numérique surestime l’agressivité au voisinage du bord d’attaque.Globalement, les résultats expérimentaux et numériques sont en bon accord pour une faible incidence et montrent que la zone de plus forte agressivité est localisée au niveau de la fermeture de poche et que la vitesse de l'écoulement a une forte influence sur le niveau d'agressivitéCavitation is a major issue in hydraulic machinery, due to its negative consequences: performance drop, vibrations increase and damage.This PhD is dedicated to cavitation erosion and aims to propose tools in order to quantify the erosive potential of a cavitating flow.Experiments were carried out on a symmetrical hydrofoil based on a NACA0015 with a flat area between 27% and 70% of the chord length for an easy instrumentation with pressure sensors.The study is focused on partial cavitation that detaches from the leading edge of the hydrofoil and periodically sheds vapor clouds.All experiments are conducted in the LEGI cavitation tunnel, partly renovated for the new purposes of this PhD.Meanwhile, numerical calculations are performed with the in-house 2D cavitating unsteady code IZ developed at LEGI.Flow analyses are based on high-speed videos and numerical simulations.These analyses give the cavity dynamics, the maximum cavity length and the shedding frequency.The influence of the hydrodynamic parameters (flow velocity, hydrofoil angle of attack, cavitation number) on the cavity behavior is studied.Strong 3D effects observed experimentally make it difficult to predict the cavity dynamics with the two-dimensional code. Nevertheless the maximum cavity length and the shedding frequency are well predicted numerically.A matrix of eight sensors, with an active area of 2x2~mm$^2$, was made and flush mounted on the hydrofoil between 30% and 67% of the chord length.These sensors allow measuring pressure peaks due to the collapse of vapor structures on the hydrofoil surface. Acquisitions are made simultaneously on the eight sensors at a sampling rate of 10 MHz.The flow aggressiveness is estimated experimentally from the peak frequency distribution as a function of the peak amplitude.Numerically an aggressiveness parameter is defined from a model developed previously at LEGI. This parameter allows estimating an instantaneous and mean aggressiveness at the surface of the hydrofoil.The origins of the most aggressive areas are identified from local studies.Comparison between experimental and numerical results shows that the numerical approach overestimates the aggressiveness close to the hydrofoil leading edge.Globally, the experimental and numerical results are in pretty good agreement for low incidence.The most aggressive area is localized at the cavity closure and the flow velocity has a huge influence on the aggressiveness level
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Jarre, Sandrine. "Etude expérimentale des instabilités sur disque tournant". Aix-Marseille 2, 1993. http://www.theses.fr/1993AIX22066.
Abstract (sommario):
Cette these est consacree a l'etude experimentale de l'instabilite de l'ecoulement au-dessus d'un disque en rotation. Cette instabilite de type inflexionnel, designee sous le nom d'instabilite transversale ou cross-flow, est aussi presente dans l'ecoulement au-dessus d'une aile en fleche. Dans une premiere partie, nous etablissons experimentalement la courbe de stabilite marginale que l'on compare aux resultats theoriques disponibles dans la litterature. La dynamique des ondes d'instabilite est ensuite envisagee a l'aide des courbes de dispersion (liant la frequence aux composantes du vecteur d'onde) determinees experimentalement au moyen de mesures en deux points de la couche limite. Enfin, nous mettons en evidence dans le systeme, l'apparition precoce des effets non lineaires precurseurs de la transition a la turbulence. La deuxieme partie est consacree a l'etude d'un motif tourbillonnaire cree par une excitation initiale d'amplitude finie provoquee par une rugosite ponctuelle de paroi. Les resultats montrent que le systeme etudie possede un comportement non lineaire qui peut etre decrit par le modele d'equation d'amplitude de ginsburg-landau
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Lalonde, Pierre. "Etude expérimentale d'écoulements gazeux dans les microsystèmes à fluides". Toulouse, INSA, 2001. http://www.theses.fr/2001ISAT0036.
Abstract (sommario):
Cette étude est axée sur la réalisation d'un banc d'essais spécifique à la mesure de très faibles débits gazeux, et sur une analyse expérimentale d'écoulements gazeux dans des microconduites. A partir d'un certain degré de raréfaction, les débits de gaz sont sous-estimés par la théorie classique de type Navier-Stokes avec des conditions aux limites d'adhérence aux parois. L'objectif est de comparer des résultats expérimentaux d'écoulements gazeux dans des microconduites de sections circulaires et rectangulaires avec des modèles d'écoulements glissants (slip-flow). L'étude est introduite par une analyse bibliographique où quelques microdispositifs fluidiques sont présentés, ainsi que différents modèles d'écoulements glissants, et une revue non exhaustive de moyens de mesures de très faibles débits gazeux. Le banc d'essais est ensuite décrit. Il peut mesurer des débits allant de 10-7 m3s-1 à 5. 10-13 m3s-1, avec des pressions amont ou aval allant de 2. 104 Pa à 4. 105 Pa, et des températures comprises entre 10 ʿC et 40 ʿC. Les microconduites ont été testées avec des écoulements d'air, d'azote ou d'hélium. Les résultats expérimentaux sont comparés à des modèles d'écoulements non glissants et glissants avec des conditions aux limites de sauts de vitesse développés au premier ordre (développement de Maxwell) et au second ordre (développement de Deissler). Le modèle de premier ordre prédit correctement les débits observés pour des nombres de Knudsen de sortie inférieurs à 0,05. Le modèle de second ordre prédit correctement les débits observés pour des nombres de Knudsen de sortie inférieurs à 0,2. Les essais réalisés lors de cette Thèse permettent de constituer un début de banque de données expérimentales. Quelques questions demeurent posées, qui pourront trouver réponse grâce à des essais complémentaires en déterminant notamment les influences de la nature du gaz, de la température, de l'état de surface des matériaux ou encore du rapport de forme de la section des conduitesThis work deals with the realisation of an experimental set-up specific to the measurement of very small gaseous flows, and an experimental analysis of gaseous flows in microducts. When the gas becomes rarefied, flowrates are underestimated by the classical theory using the Navier-stokes equations with no-slip velocity boundary conditions at the walls. Our aim is to compare experimental results relative to flows through microducts of circular and rectangular cross sections with theoretical results from slip-flow models. The study is introduced by a bibliographic analysis where some fluidic microsystems are presented, as well as different slip-flow models in terms of boundary conditions adopted by different authors, and a non exhaustive review of very small gaseous flowrate measurement techniques. The experimental set-up is then described. It can measure flowrates from 10-7 m3s-1 to 5. 10-13 m3s-1, with upstream and downstream pressures from 2. 104 Pa to 4. 105 Pa, and temperatures between 10 ʿC and 40 ʿC. The microducts have been tested with air, nitrogen or helium flows. The experimental results are compared with no-slip models and slip-flow models containing slip velocity boundary conditions developed to the first order (Maxwell development) and to the second order (Deissler development). The first order accurately predicts the measured flowrates only for outlet Knudsen numbers smaller than 0. 05. The second order model accurately predicts the measured flowrates for outlet Knudsen numbers smaller than 0. 2. The tests realised during this thesis allow a database of experimental results to be started. These show that several questions remain unanswered, the solution to which may be obtained by carrying out complementary tests to show the influence of the nature of the gas, the temperature, the conditions of the material surface or even the aspect ratio of the channels
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Rivoalen, Elie. "Étude numérique et expérimentale de tourbillons de sillage proches d'une surface libre". Le Havre, 1994. http://www.theses.fr/1994LEHA0007.
Abstract (sommario):
Ce travail a pour objet l'étude numérique et expérimentale d'un appendice de navire et de son sillage situes près de la surface de l'eau. Des méthodes intégrales sont utilisées pour modéliser l'écoulement incompressible de fluide parfait sous la surface libre. Les zones rotationnelles sont modélisées en utilisant une discrétisation particulaire en description lagrangienne du sillage tourbillonnaire. Dans ce cadre des développements théoriques sur le traitement non linéaire du sillage ont été menés. On introduit un premier modèle de diffusion tridimensionnel du rotationnel : il associe un déplacement déterministe des particules suivant la direction donnée par la composante locale du tourbillon et une méthode intégrale suivant les deux autres directions. Un second modèle permet de traiter une perturbation périodique imposée au sillage tourbillonnaire par un traitement asymptotique des différents termes intervenant dans l'équation d'Helmholtz. Ces deux modelés permettent d'ores et déjà d'envisager d'autres applications. L'étude expérimentale de l'écoulement a surface libre près d'un profil immerge en canal hydrodynamique nous a amenés à développer un dispositif optique de mesure de surface libre (mesure locale et non intrusive en régime instationnaire). Les résultats expérimentaux sont en bon accord avec les simulations numériques
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Langlet, André. "Écoulement stationnaire en conduite collabable : étude théorique et expérimentale d'un limiteur de débit". Paris 12, 1992. http://www.theses.fr/1992PA120044.
Abstract (sommario):
L'etude porte sur la limitation du debit de l'ecoulement stationnaire en conduite collabable avec la pression transmurale amont fixee a zero. Une methode que nous avons publiee dans la houille blanche permet de calculer le coefficient de perte de charge de conduites collabables ecrasees cylindriques en regime laminaire. Une formulation polynomiale plus precise est ensuite proposee, et la loi blasius est utilisee en turbulent. Une etude theorique menee, a partir des theoremes generaux de la mecanique des fluides, de l'equation d'etat (relation pression transmurale-section) d'un tube elliptique uniformement charge, en introduisant un deuxieme coefficient d'energie cinetique qui traduit la variation du coefficient d'energie cinetique relativement a la section, enfin en exprimant les efforts de frottement parietaux avec la formule de darcy-weisbach, conduit au modele de variation de l'aire normalisee dont les parametres de similitude sont clairement definis en regime laminaire et turbulent. La solution complete des ecoulements a pression transmurale amont nulle obtenue est comparee aux courbes caracteristiques de notre montage experimental original, le limiteur de debit, permettant le maintien a zero automatique de la pression transmurale amont
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Bougouin, Alexis. "Etude expérimentale de l'effondrement d'une colonne fluide-grains". Thesis, Toulouse, INPT, 2017. http://www.theses.fr/2017INPT0113/document.
Abstract (sommario):
Autour de nous, les systèmes granulaires sont omniprésents et rarement dissociés d'une phase liquide ou gazeuse. L'interaction entre les deux phases (solide et fluide) implique une dynamique d'écoulement complexe de ces systèmes couplés. Cette thèse expérimentale a pour but de caractériser la dynamique d'effondrement gravitaire instationnaire d'une colonne fluide-grains dans différentes configurations de mélange diphasique. Considérant uniquement l'effet des grains au sein du fluide, la dynamique d'écoulement d'une suspension isodense dans l'air est d'abord abordée avec une description macroscopique. En particulier, La rhéologie du fluide apparent est extraite à partir de l'évolution temporelle du front en utilisant des solutions auto-similaires, modèles de la dynamique de propagation aux temps longs. Sur la gamme du nombre de Reynolds étudiée, la dynamique d'écoulement de la suspension est décrite comme celle d'un fluide apparent Newtonien ou non-Newtonien (rhéofluidifiant, rhéoépaississant, viscoplastique) dépendant des paramètres considérés (fraction volumique, viscosité du fluide interstitiel, diamètre des grains, protocole de préparation). Afin de décrire la configuration opposée d'un massif sédimentaire pour lequel les interactions entre particules solides deviennent dominantes, la configuration d'une colonne granulaire dense saturée en fluide, i.e. où les grains sont plus lourds que le fluide porteur, est ensuite étudiée. Un travail préliminaire est consacré à la caractérisation de l'effondrement d'une colonne granulaire totalement immergée dans un fluide. Le rôle dissipatif de ce dernier sur le milieu granulaire est mis en évidence par une analyse de la dynamique d'effondrement et des caractéristiques du dépôt final. Cette caractérisation permet de classifier les régimes d'effondrement en fonction de la viscosité et de la masse volumique du fluide environnant, i.e. du nombre de Stokes et du rapport de masse volumique entre le fluide et les grains. Dans le cas triphasique, i.e. lorsque la colonne fluide-grains s'effondre dans l'air, la dynamique peut être fortement affectée par les effets capillaires à travers le nombre de Bond qui contrôle alors la mise en mouvement de la colonne initiale. Quand ces effets deviennent négligeables à l'échelle de la colonne et à celle du grain, le fluide interstitiel peut jouer un rôle moteur ou dissipatif vis-à-vis dumilieu granulaire conduisant à une longueur d'étalement plus ou moins importante en comparaison au cas sec. Le rôle du fluide interstitiel dépend essentiellement de sa viscosité modifiant, par la même occasion, la dynamique d'effondrement. Enfin, une étude préliminaire sur la dynamique d'écoulement d'une suspension non-isodense, initialement homogène, est réalisée. Cette configuration, à la transition des situations décrites précédemment, permet d'aborder le couplage de la dynamique de sédimentation des grains et celle du courant. En particulier, nous observons que la vitesse de sédimentation décroît avec l'augmentation de la fraction volumiqueinitiale en particulesOn the Earth's surface, granular medias are ubiquitous and they are rarely dissociated from a liquid or a gas. The fluid-solid interaction leads to a complex flow dynamics of these coupled systems. This experimental work aims at characterizing the dynamics of the unsteady gravitydrivencollapse of a granular-fluid column within different configurations of the diphasic mixture. First, the flow dynamics of a neutrally buoyant suspension in air are characterized based on a macroscopic description of the flow. In particular, the rheological parameters of the apparent fluid have been extracted using the temporal evolution of the propagating front and self-similar solutions, models of the propagating dynamics at long times. In the considered range of the Reynolds number, the flow dynamics are described as an apparent Newtonian or non-Newtonian (shear-thinning/-thickening, viscoplastic) fluid depending on the various parameters (volume fraction, viscosity of the interstitial fluid, particle diameter, mixing protocol). In order to describe the opposite case of a sedimentary environment where particle-particle interaction becomes dominant, a second part of this work investigates the case of a fluid-saturated granular collapse, i.e. for which particles are heavier than the carrier fluid, in a dense packing configuration. For this purpose, a first part of the study is dedicated to characterize the collapse of an immersed granular column. The dissipative role of the fluid on the granular media is highlighted by an analysis of the collapse dynamics and the characteristics of the final deposit. This characterization allows to classify the regimes of the collapse depending on the viscosity and the density of the surrounding fluid, i.e. the Stokes number and the fluid-grain density ratio. In the triphasic case, i.e. when the granular-fluid column collapses in air, the dynamics may be strongly affected by capillary effects through the Bond number which controls the initial dynamics of the column. When these effects can be neglected (large Bond number) at the column and grain scales, the interstitial fluid can have a driven or a dissipative role on the granular media leading to a runout length more or less extended in comparison to the dry case. The role of the interstitial fluid depends mainly on its viscosity which also modifies the collapse dynamics. Finally, a preliminary study is realized on the flow dynamics of an initially homogeneous negative buoyant suspension column. This case, which makes the transition between the above mentioned configurations, allows to study the coupling between the settling dynamics of particles and this of the current. In particular, we observe that the settling velocity decreases with the increase of the initial volume fraction of particles
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Le, Huu Nho Emmanuel. "Etude expérimentale de l'écoulement autour d'une marche descendante en dérapage". Aix-Marseille 2, 1994. http://www.theses.fr/1994AIX22072.
Abstract (sommario):
Le memoire presente une etude experimentale de l'ecoulement autour d'une marche descendante en derapage. La geometrie a ete choisie pour des applications en aerodynamique automobile, en particulier pour simuler l'ecoulement au niveau de la vitre laterale. Differentes methodes de mesures ont ete utilisees, en particulier l'anemometre laser doppler a 2 composantes et l'anemometre a fil chaud a partir d'une sonde en x tournante, pour les mesures du champs de vitesse tridimensionnel. Cette derniere technique a fait l'objet d'une etude specifique. Des visualisations par emissions de colorants, par depot de particules et a l'aide de brins de laine, ont ete egalement realisees. On a pu, ainsi, mettre en evidence en aval de la marche en derapage, dans l'ecoulement decolle tridimensionnel, un systeme tourbillonnaire double. Il s'agit de deux tourbillons attaches a l'arete de la marche, l'un dans la region d'apex et l'autre a mi-marche. Ces deux tourbillons, en mouvement helicoidal, tournent dans un sens tel que le coefficient d'helicite moyenne est egal a -1, c'est a dire que les vecteurs rotation et vitesse sont opposes. Les resultats obtenus sont en bon accord avec les calculs realises a grenoble par la simulation des grandes echelles. Cette recherche a beneficie du soutien de la direction de la recherche de renault s. A.
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Haji, Sotoudeh Mohammad. "Étude expérimentale et modélisation du couplage hydromécanique de joints rocheux". Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10198.
Abstract (sommario):
Les recherches présentées dans ce mémoire concernent l'étude expérimentale et la modélisation du couplage hydromécanique de joints rocheux. Ce travail peut être décomposé en trois parties. La première partie consiste en la présentation du dispositif expérimental conçu et réalisé au sein du laboratoire de mécanique de Lille. Ce montage nous a permis de travailler sur le comportement hydromécanique d'un joint isolé, très ferme et sous sollicitations normales. L'avantage de notre dispositif par rapport aux montages existants est de connaître l'évolution et la distribution de la pression interstitielle dans le joint. La deuxième étape aborde la présentation des résultats expérimentaux sur trois types de joints rocheux : granite, marbre et schiste. Les résultats obtenus ont permis de déterminer : l'évolution de l'épaisseur de joints, les forces appliquées sur les surfaces des joints durant l'écoulement, l'influence de l'écoulement sur l'ouverture du joint et enfin, de présenter un concept de la pression effective plus adapté aux joints rocheux. Dans la troisième étape, nous avons proposé d'une part une modélisation du couplage hydromécanique sous contrainte et pression interstitielle constante, et d'autre part une modélisation du couplage hydromécanique sous contrainte normale et gradient hydraulique. D'après ces modèles nous avons pu mettre en évidence la non-linéarité des courbes de perte de charge hydraulique due à la variation de l'ouverture et la surface en contact.
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Habli, Sabra. "Etude numérique et expérimentale de jets libre ou impactant une plaque plane chauffée". Aix-Marseille 2, 2002. http://www.theses.fr/2002AIX22086.
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Nobili, Clément. "Etude expérimentale de l'instabilité de précession dans un sphéroïde". Thesis, Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0273.
Abstract (sommario):
La nature de l’écoulement dans le noyau externe liquide de la Terre et d’autres planètes telluriques intéresse les géophysiciens depuis des siècles. Il joue un rôle important dans les échanges entre le noyau et le manteau et il est aussi à l’origine du champ magnétique. Le mouvement de précession de la Terre, documenté depuis Hipparque au II ème siècle avant J-C applique des forces susceptibles d’entraîner des écoulements de structures complexes dans le noyau externe. Des mesures expérimentales sont conduites dans le cas modèle d’un sphéroïde en précession. L’écoulement est visualisé à l’aide de particules plates réfléchissantes, permettant une étude pour une large gamme de paramètres. L’écoulement est ensuite déterminé précisément par des mesures PIV. Deux solutions de rotation solide très inclinées conformes à la théorie de Busse (1968) font apparaître deux transitions vers des écoulements turbulents lorsque le nombre d'Ekman diminue. Toutes deux laissent apparaître des instabilités où des modes inertiels sont couplés par résonance triadique. La première instabilité est similaire à celle décrite dans la sphère en précession et appelée Conical Shear Instability par Lin et al. (2015). La seconde instabilité présente les caractéristiques de la CSI avec des modes inertiels de faibles nombres d’ondes azimutaux, mais aussi les caractéristiques de l'instabilité elliptique (Lacaze 2004). Enfin, une troisième zone d’instabilité est observée et mesurée dans le cas d’une précession prograde autour d’une fréquence de précession caractéristiqueThe nature of the flow in the liquid core of the Earth and other telluric planets is a matter of interest for geophysicists since centuries. It plays an important role in the exchanges between the core and the mantle and is also the source of the magnetic field. The precession of the Earth, studied since Hipparque around the 2nd century B.C. is able to drive complex flows in the outer core. Experimental measurements are conducted in the model case of a precessing spheroid. The flow is visualised with flat reflective particles, which allow a study over a broad range of parameters. The flow is then accurately characterised with PIV measurement. Two solutions of solid body rotation well predicted by Busse theorie (1968) show two transitions to turbulence when the Ekman number decreases. Both transitions show instabilities where inertial modes are coupled by a triadic resonance. The first instability is similar to the one described in a precessing sphere and called Conical Shear Instability (CSI) by Lin et al. (2015). The second instability presents the characteristics of the CSI with inertial modes of low azimuthal wave number but also the characteristics of the elliptic instability (Lacaze 2004). Finally, a third region of instability is observed and measured in the case of prograde precession around a characteristic precession frequency
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Roches, Pascal. "Étude expérimentale d'un écoulement turbulent non-cisaillé soumis à un gradient thermique". Toulouse, INPT, 2000. http://www.theses.fr/2000INPT050H.
Abstract (sommario):
Le pré-traitement statistique utilisé pour simplifier le modèle mathématique complet des écoulements turbulents à masse volumique variable peut être effectué de différentes manières. Des études antérieures, portant sur ce sujet, ont mis en évidence le rôle central des flux turbulents de masse au niveau des différences qui résultent de l'utilisation de la moyenne de Favre ou de la moyenne centrée. Le but de ce travail est donc d'améliorer, par l'observation, la compréhension des mécanismes régissant les écoulements turbulents à masse volumique variable. Nous avons donc défini une configuration expérimentale amplifiant les effets de densité au détriment de ceux de la dynamique. La mesure des flux turbulents de masse nécessite l'acquisition simultanée de la vitesse et de la température à une fréquence élevée. Un examen de la métrologie actuelle nous a aidé à choisir le système de mesure adéquat pour atteindre nos objectifs. Le dépouillement de nos résultats nous a permis de mettre en évidence les mécanismes liant les effets de densité à ceux de la dynamique de l'écoulement. Plus particulièrement, nous avons montré que l'influence des flux turbulents de masse sur le comportement des écoulements compressibles est négligeable.
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Boussafeur, Kaci. "Étude expérimentale de l'écoulement turbulent pariétal produit par l'impact d'un jet frappant normalement un disque coaxial en rotation". Lille 1, 1989. http://www.theses.fr/1989LIL10011.
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Pous, Frédéric. "Etude expérimentale et théorique de l'interaction aérodynamique entre un tourbillon d'extrémité d'aile et une surface portante en oscillation". Aix-Marseille 2, 1989. http://www.theses.fr/1989AIX22031.
Abstract (sommario):
Cette thèse s'inscrit dans le cadre des études sur l'interaction tourbillon-surface portante, que l'on rencontre dans l'aérodynamique des voilures tournantes. Les travaux effectués sous le double aspect expérimental et théorique, visent à caractériser les effets instationnaires engendrés par un tourbillon d'extrémité sur un profil aval bidimensionnel oscillant en mouvement de tamis longitudinal. Dans un premier temps, l'étude expérimentale complète du tourbillon d'extrémité émis par la demi-aile montre que les caractéristiques instantanées de celui-ci sont fortement modifiées par l'oscillation du profil aval. Dans un deuxième temps, le comportement global, ainsi que les grandeurs locales sur le profil recepteur, sont évalués expérimentalement. En régime non décollé l'effet principal de l'interaction se situe sur le coefficient de moment, tandis que le décrochage dynamique reste prépondérant pour les grandes incidences géométriques. Sur le plan théorique, le code de calcul, repose sur la méthode des singularités, couplée à une configuration de nappe plane et rigide, formée de tourbillons en fer à cheval. L'influence réciproque du recepteur sur l'émetteur est introduite par l'intermédiaire de la loi expérimentale d'évolution de la circulation du tourbillon émis. Des confrontations calcul-expérience ont été réalisées dans différentes configurations d'écoulement en régimes stationnaire ou instationnaire et les résultats de ces confrontations montrent un bon accord, principalement sur les grandeurs instantanées
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Caussanel-Laurent, Odile. "Agitation industrielle de fluides visqueux newtoniens et pseudoplastiques : approches expérimentale et numérique". Toulouse, INPT, 1990. http://www.theses.fr/1990INPT008G.
Abstract (sommario):
Cette etude a pour objet l'agitation par des mobiles industriels de fluides visqueux newtoniens et pseudoplastiques. Le regime d'ecoulement est laminaire. Les mobiles industriels sont de deux types: un agitateur a ancre et une vis helicoidale avec tube de guidage. L'agitateur a ancre est etudie dans une cuve a fond conique. La vis helicoidale avec tube de guidage est etudiee dans une cuve a fond plat ou conique. L'etude de l'agitateur a ancre est abordee experimentalement et numeriquement. Une etude globale de l'agitateur est realisee en utilisant des mesures de couple pour la determination des caracteristiques de puissance en milieu pseudo-plastique et newtonien et une methode de coloration-decoloration pour la determination du temps de melange. Les vitesses locales sont obtenues par anemometrie a film chaud. Les ecoulements tangentiel-radial et axial-radial sont etablis pour un regime d'ecoulement. L'etude montre qu'une variation du nombre de reynolds influe peu sur ces deux ecoulements. Un code de calcul base sur une methode d'elements. Finis est developpe pour resoudre les equations de navier-stokes en regime laminaire sur le domaine bidimensionnel que represente la section transversale d'une cuve agitee par une ancre. Ce mode de calcul est applique a la simulation de l'ecoulement tangentiel-radial genere par l'agitateur de dimensions industrielles. La comparaison avec les resultats experimentaux est satisfaisante. L'agitateur a vis helicoidale avec tube de guidage est d'abord etudie dans une cuve a fond plat. L'etude globale experimentale de ce dispositif est faite suivant le protocole adopte pour l'agitateur a ancre. Les ecoulements externe au tube de guidage et de retour dans le tube de guidage sont donnes. Les influences de la rheologie et du nombre de reynolds sont etudiees. Les effets du tube de guidage et de la forme du fond de la cuve sont mis en evidence. Une comparaison des differents types d'agitateurs etudies est proposee
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Ahd, Mohamed. "Etude expérimentale du développement du sillage d'un cylindre circulaire placé en amont d'un corps d'arrêt". Poitiers, 1994. http://www.theses.fr/1994POIT2294.
Abstract (sommario):
On etudie experimentalement le developpement du sillage d'un cylindre circulaire en aval duquel se trouve un corps d'arret (cylindrique ou plan). Ce sillage est tout d'abord etudie dans les conditions ou celui-ci est le siege d'une allee de von karman. La comparaison des mesures effectuees lorsque le sillage se developpe dans un ecoulement uniforme et en presence d'un corps d'arret montre que la presence de ce dernier est responsable d'une diminution de la frequence et de la duree de vie de l'allee tourbillonnaire de von karman. Cette diminution est d'autant plus importante que la distance entre le cylindre produisant le sillage et le corps d'arret est faible, c'est-a-dire que le taux d'etirement de l'ecoulement dans lequel le sillage se developpe est grand. L'analyse du champ d'ecoulement entre la region de disparition de l'allee de von karman et le corps d'arret montre que cette region de l'espace est occupee par deux rouleaux contra-rotatifs instationnaires se formant et se detruisant alternativement. On recherche ensuite de maniere systematique les conditions critiques pour lesquelles de telles structures tourbillonnaires a grande echelle prennent naissance au voisinage du corps d'arret. Ces conditions critiques sont precisees comme fonction de la vitesse d'attaque de l'ecoulement sur le cylindre produisant le sillage, du diametre de celui-ci, de la distance separant le cylindre du corps d'arret et de la geometrie de ce dernier (cylindre ou plan). Les conditions critiques obtenues pour la formation de structures a grande echelle au voisinage du corps d'arret, montrent que celles-ci sont totalement independantes de l'existence prealable d'une allee de von karman. Lorsque ces structures existent, trois regimes pour l'ecoulement sont mis en evidence: i) un ecoulement constitue de deux structures contra-rotatives stationnaires dont la taille est une fonction croissante du nombre de reynolds du cylindre; ii) un ecoulement instationnaire ou les deux structures se forment, ont une phase de croissance, puis se detruisent alternativement de maniere periodique; iii) un ecoulement instationnaire ou le cycle precedent devient aleatoire. Ces resultats sont analyses du point de vue des theories existantes sur l'amplification (ou l'amortissement) d'une perturbation dans un ecoulement a point d'arret
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Cassar, Cyril. "Etude expérimentale des écoulements granulaires immergés". Phd thesis, Université de Provence - Aix-Marseille I, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00012103.
Abstract (sommario):
Ce manuscrit présente une étude expérimentale et théorique sur les écoulements granulaires immergés le long d'un plan incliné, modèle enlaboratoire des avalanches sous-marines. L'étude expérimentale porte sur un
écoulement granulaire stationnaire et uniforme, complètement immergé dans
de l'eau. Les mesures de vitesse et d'épaisseur montrent que la définition
d'un nombre sans dimension dépendant d'un rapport de deux temps caractéristiques permet de comprendre quantitativement de tels écoulements.
L'adaptation de ce nombre sans dimension à un écoulement sec ou immergé
permet de définir de manière universelle une rhéologie de friction. Intégrée
aux équations moyennées dans l'épaisseur, cette rhéologie permet de définir
un critère de stabilité entre les écoulements stationnaires et des écoulements
instables, en accord qualitatif avec les observations expérimentales. Pour
mieux comprendre le rôle du fluide interstitiel, nous avons étudié numériquement
la trajectoire d'un bloc poreux en écoulement le long d'une pente rugueuse.
Outre la dissipation visqueuse, la présence du fluide peut apporter une lubrification modifiant les trajectoires du bloc poreux, et les angles
d'écoulements stationnaires. La dernière partie du manuscrit présente des
perspectives sur les écoulements immergés instationnaires ainsi qu'un ensemble
de conclusions.
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Desevaux, Philippe. "Contribution à l'étude expérimentale d'un éjecteur à flux induit". Besançon, 1994. http://www.theses.fr/1994BESA2072.
Abstract (sommario):
Ce travail concerne l'analyse expérimentale d'un éjecteur à air induit. L'étude bibliographique révèle que l'analyse globale du fonctionnement de l'éjecteur a été largement privilégiée au détriment de l'analyse locale de l'écoulement. Aussi, après un bref examen du fonctionnement de l'éjecteur afin d'en caractériser ses performances et de vérifier l'établissement du régime mixte dans nos conditions d'expérimentations, nous nous concentrons sur l'analyse locale de l'écoulement. Cette étude expérimentale est conduite par mesure de la pression statique et visualisation de l'écoulement. En ce qui concerne la mesure de la pression, la conception d'un système mobile de mesure de la pression interne par tube d'exploration axiale permet de suivre la détente du jet primaire le long de l'axe de la tuyère motrice, ainsi que la recompression du mélange dans la tuyère secondaire. Pour ce qui est de l'analyse optique de l'écoulement, plusieurs techniques de visualisation par nappe laser, se différenciant suivant le mode d'éclairage, l'état de polarisation de la lumière incidente et la nature de l'ensemencement, sont développés afin de visualiser le système de pseudo-choc primaire, les structures turbulentes de l'écoulement et la zone sans mélange. Les principaux résultats issus des différentes expérimentations présentent une cohérence remarquable, et permettent de suivre l'influence des conditions génératrices sur les processus des recompression et de mélange au sein de l'éjecteur. Il apparaît ainsi que la recompression est d'autant plus difficile que le taux d'entraînement augmente, et que le mélange des fluides moteur et induit est totalement achevé dès la fin du système de pseudo-choc primaire. A l'aide de ces résultats, un dimensionnement rigoureux de la longueur de la chambre de mélange est alors possible. Les mesures de pression et les visualisations de l'écoulement en sortie de tuyère motrice mettent également en évidence le passage du régime mixte sans séparation. Enfin, nous proposons une rapide confrontation de nos résultats expérimentaux avec des résultats issus de diverses simulations numériquesThis work is concerned with the experimental investigation of an induced air ejector. The bibliographic review reveals that the global analysis of the working of ejectors has been widely privileged to the detriment of the local investigation of the flow. Therefore, after a brief study of the working of the ejector, with the aim to evaluate its performance and to verify the establishment of a mixed flow pattern (supersonic-subsonic) under our experimental conditions, we concentrate our attention on the local investigation of the flow. This experimental investigation is carried out by static pressure measurements and flow visualizations. With regard to the pressure measurement, a sliding measuring system for the centreline static pressure is developed for determining continuously the pressure distribution along the centreline of the ejector. Concerning the optical investigation of flow, several flow visualization methods using laser sheet illumination techniques, are developed in order to visualize the primary pseudo-shock system, the turbulent structures of the flow and the non mixing region. The main results obtained by the different experimentations allow the study of the influence of various operating conditions on the recompression and mixing processes in the ejector. In particular, it appears that the recompression is more difficult to achieve at high values of the entrainment ratio, and that the mixing of the two fluids is completely accomplished as soon as the primary pseudo-shock structure is vanished. Issues related to the mixing tube design are also addressed by this experimental investigation. Static pressure measurements and flow visualizations at the primary nozzle exit also permit the detection of the appearance of the mixed flow pattern with separation. Finally, we present a brief confrontation of our experimental results with results given by various numerical simulations
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De, Souza Fenella. "Etude expérimentale de l'interaction sillage/paroi dans une couche limite turbulente manipulée par un cylindre circulaire". Poitiers, 1996. http://www.theses.fr/1996POIT2388.
Abstract (sommario):
Une couche limite incompressible, turbulente et manipulee par un cylindre circulaire est etudiee principalement a l'aide de mesures par anemometrie a fils chauds. On espere ainsi elucider les mecanismes conduisant a la dissimilitude, entre les transferts de quantite de mouvement et de chaleur, qui se produit dans les zones proche et intermediaire du sillage du manipulateur, violant l'analogie de reynolds. Les bilans des equations de transport de l'energie cinetique et des tensions de reynolds turbulentes revelent que les deux types d'ecoulements impliques dans l'interaction sillage/couche limite imposent leur influence sur des processus d'energie distincts. Une difference notee entre les processus de production et de transport d'energie est reliee a la dissimilitude. Par la suite, l'organisation de grande echelle est etudiee. A partir de mesures par peignes de fils chauds, on effectue des pseudo-visualisations, une analyse spectrale ainsi qu'une analyse conditionnelle. Trois techniques conditionnelles sont mises en uvre: le calcul de moyennes conditionnelles base sur la detection wag (window average gradient), et deux techniques de filtrage du champ de vitesse instantane, basees respectivement sur la decomposition spectrale du signal, et sur la decomposition temps-frequence par l'analyse en ondelettes. Ces techniques montrent l'importance de la dominance des tourbillons de vorticite negative generes au dessus du cylindre. Ces derniers contribuent a la reduction du frottement parietal et a l'augmentation du transfert de chaleur, et sont ainsi trouves etre en grande partie responsables de la dissimilitude. En outre, la technique du filtrage spectral autorise une analyse du bilan d'energie cinetique en decomposition triple, qui permet de confirmer ces observations. Enfin, on developpe un modele simplifie du proche sillage du manipulateur par une serie de tourbillons potentiels, afin de valider et de completer les resultats experimentaux. Cette modelisation s'est averee prometteuse
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Ndongo, Fokoua Georges. "Étude expérimentale de la réduction de traînée par injection de bulles". Phd thesis, Université de Bretagne occidentale - Brest, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00931382.
Abstract (sommario):
Cette thèse porte sur l'étude expérimentale de la réduction de traînée par injection de bulles. Le contexte de l'étude est lié à la propulsion navale. Les bulles peuvent, lorsqu'elles sont injectées dans la couche limite en développement le long des carènes de navires, contribuer à réduire significativement la résistance de frottement, en allégeant d'une part le fluide le long de la coque et d'autre part en interagissant avec les structures turbulentes de proche paroi. La configuration expérimentale retenue pour cette étude est l'écoulement de Taylor-Couette, avec cylindre extérieur fixe et injection de bulles calibrées. Nos investigations portent sur les régimes de transition, de turbulence naissante et turbulent avec persistance des cellules de Taylor (Re=20000). La taille des bulles varie avec le capillaire et le mélange utilisés, entre 0,05 et 0,12 fois la largeur de l'entrefer. Une méthode originale de suivi de la phase dispersée dans un plan méridien, couplée à des mesures de couple global appliqué au cylindre intérieur ont permis de mettre en évidence deux régimes de réduction de traînée et plusieurs types d'arrangements des bulles, en fonction de leur taille et du nombre de Reynolds. Les bulles peuvent avoir une trajectoire glissante, oscillante, être capturées par les cellules de Taylor ou en proche paroi du cylindre intérieur dans les zones de jets sortants. La caractérisation par PIV des vitesses de la phase liquide en monophasique et diphasique a permis d'étudier les modifications induites par les bulles sur la phase liquide et de discuter des mécanismes impliqués dans la modification du couple global par la présence des bulles. Il ressort de cette étude que pour les nombres de Reynolds en deçà de la capture, les bulles contribuent à stabiliser l'écoulement en accord avec une réduction du couple visqueux pouvant atteindre -30% pour des taux de vide très faible (< 1%). Pour des nombres de Reynolds plus élevés, la capture dans les cellules conduit à une réduction de la longueur d'onde axiale et une augmentation de la vorticité des cellules, associée à une augmentation des vitesses rms. Cette configuration est favorable à une augmentation du couple visqueux. A l'inverse, la capture des bulles dans le jet sortant conduit à une augmentation de la longueur d'onde axiale, associée à une diminution de la vorticité. Cette configuration est favorable à une réduction du couple visqueux, moins marquée qu'en absence de capture.
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Kurtulus, Dilek Funda. "Etude numérique et expérimentale de la sustentation par vol vibré : application aux micro-drônes". Poitiers, 2005. http://www.theses.fr/2005POIT2281.
Abstract (sommario):
Les phénomènes aérodynamiques autour d'une aile vibrante dans un fluide au repos (vol stationnaire) sont étudiés en vue des applications aux micro-drônes. L'objectif de ce travail est de caractériser la dynamique tourbillonnaire générée par l'aile en mouvement par simulation numérique directe et analyse expérimentale puis de proposer un modèle analytique simplifié de prédiction des efforts en vue, à terme, d'optimiser les paramètres du mouvement conduisant à une force de sustentation maximale. Un grand nombre de cas ont été examinés correspondant à différentes incidences, lois de vitesse en translation et en rotation, axes de rotation et nombres de Reynolds. Le profil d'aile utilisé est symétrique. L'écoulement est incompressible, laminaire pour des nombres de Reynolds compris entre 500 et 2000. Les résultats expérimentaux, obtenus par visualisation par plan laser et technique anémométrique PIV, sont utilisés conjointement avec les résultats de simulation numérique directe pour l'analyse phénoménologique de l'écoulement. Le modèle développé pour les efforts aérodynamiques est une méthode indicielle basée sur l'utilisation d'intégrales de Duhamel ; les résultats obtenus par ce modèle sont comparés à ceux des simulations numériquesThe aerodynamics phenomena of flapping motion in hover are considered in view of the future Micro Air Vehicle applications. The aim of this work is to characterize the vortex dynamics generated by the wing in motion using direct numerical simulation and experimental analysis then to propose a simplified analytical model for prediction of the forces in order to optimize the parameters of the motion leading to maximum force. A great number of cases are investigated corresponding to different angles of attack, location of start of change of incidence, location of start of change of velocity, axis of rotation, and Re number. The airfoil used is symmetrical. The flow is assumed to be incompressible and laminar with the Reynolds numbers between 500 and 2000. The experimental results obtained by the laser sheet visualization and the Particle Image Velocimetry (PIV) techniques are used in parallel with the direct numerical simulation results for the phenomenological analysis of the flow. The model developed for the aerodynamic forces is an indicial method based on the use of the Duhamel Integral and the results obtained by this model are compared with the ones of the numerical simulations
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Rehimi, Férid. "Caractérisation expérimentale des structures tourbillonnaires derrière un cylindre en milieu confiné par la PIV et la polarographie". Nantes, 2006. http://www.theses.fr/2006NANT2023.
Abstract (sommario):
Le travail porte essentiellement sur l'étude du sillage d'un cylindre en milieu confiné. Deux techniques de mesures expérimentales ont été utilisées pour l'investigation du sillage derrière le cylindre : la PIV (Vélocimétrie par Images de Particules) et la méthode polarographique avec des sondes circulaires implantées sur une des deux parois du canal en aval de l'obstacle. Parallèlement à ce travail, on a développé un code de calcul pour l'inversion de l'équation de convection-diffusion, qui est basé sur l'algorithme séquentiel de Beck, pour déterminer le gradient pariétal de vitesse à partir des mesures de courant limite de diffusion délivré par les sondes. Sa validation a été préalablement effectuée par des mesures dans un rhéomètre cône/plan. Par la suite, on a étudié l'écoulement derrière le cylindre en effectuant des mesures synchronisées de PIV et de polarographie. Les mesures de PIV ont servi à caractériser les différents régimes d'écoulement, et à montrer les différences essentielles entre ce cas du sillage confiné (pour un taux de blocage de 1/3) et le cas du sillage non confiné. Ensuite, on a étudié la dynamique des structures tourbillonnaires lâchées par le cylindre. La décomposition des champs instantanés de vitesse obtenus par PIV en modes orthogonaux propres (POD) a permis de suivre leur répartition énergétique pour la gamme des nombres res de Reynolds étudiée ( 50 ≤ Re ≤ 300 ). Cette décomposition a permis de faire un filtrage inhomogène et de reconstituer des champs filtrés résolus dans le temps. Finalement, une comparaison entre les résultats de PIV et d'électrochimie a été effectuéeThis work deals with the experimental characterization of the vortex shedding from a circular cylinder between parallel walls. Two experimental measurement techniques were used for the investigation of the wake downstream the cylinder : the PIV (Images Particles Velocimetry) and the polarographic method, with circular probes mounted flush on one of the two parallel walls of the channel downstream from the obstacle. In parallel to this work, one developed a computational code for the inversion of the convection-diffusion equation, which is based on the sequential Beck algorithm, in order to determine the wall shear stress from the limiting current delivered by the probes. Its validation was carried out beforehand by measurements in a cone-plate rheometer. Thereafter, one studied the vortex shedding behind the circular cylinder by synchronized measurements between PIV and polarography. Measurements of PIV were used to characterize the various flow regimes, and to show the main differences between this case of the confined wake (for a blockage ratio of 1/3) and the case of the non-confined wake. Then, one studied the dynamic of vortex structures downstream the cylinder. The decomposition of the instantaneous velocity fields obtained by PIV in Proper Orthogonal Modes (POD) made it possible to follow their energetic distribution for the studied range of Reynolds numbers ( 50 ≤ Re ≤ 300 ). With this decomposition, it is possible to make an inhomogeneous filtering and to reconstitute filtered fields solved in time. Finally, a comparison between the results of PIV and of electrochemistry was carried out
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Berenger, Thierry. "Contribution à l'étude expérimentale et numérique du sillage tourbillonnaire d'un rotor d'hélicoptère en vol d'avancement". Aix-Marseille 2, 1994. http://www.theses.fr/1994AIX22092.
Abstract (sommario):
Ce memoire de these s'inscrit dans le cadre d'etudes concernant le champ aerodynamique developpe en aval d'un rotor d'helicoptere operant en configuration de vol d'avancement. Le champ d'investigation tres etendu a permis de caracteriser l'ecoulement genere autour et dans le sillage des pales en rotation. L'etude est realise suivant les deux approches experimentale et numerique. Sur le plan experimental, l'ecoulement autour des pales a pu etre analyse a partir des mesures: des performances globales, des champs de vitesses tangentielles autour de differentes sections de l'envergure de pale, des trajectoires tourbilonnaires et des champs de vitesse 3d en differents plans de coupe du sillage. L'ensemble de profils de vitesse acquis au voisinage de la pale par velocimetrie laser a grande distance focale, a notamment permis de quantifier et de caracteriser l'influence locale des lanieres tourbillonnaires emises par l'extremite de pale au cours de la rotation. L'analyse des champs 3d des vitesses instantanees dans le sillage a mis en evidence l'influence du passage des lanieres tourbillonnaires sur les differents plans de coupe consideres, conduisant a localiser et a caracteriser la trace des noyaux tourbillonnaires. Sur le plan numerique, plusieurs types de modification ont ete consideres pour ameliorer la prediction d'une methode de calcul existante et fonde sur la theorie tourbillonnaire (code metar). Ces modifications ont concerne, d'une part, le modele de convection du sillage, et d'autre part, le modele d'interaction pale/tourbillon. Les resultats du calcul ont pu etre confrontes aux resultats experimentaux, la comparaison a porte sur les lignes d'emissions marginales, les composantes du vecteur vitesse en differents plans de coupe du sillage et sur la variation de circulation le long de l'envergure de la pale. L'etude numerique du champ aerodynamique a conduit a proposer une modelisation du tourbillon marginal, en dimension et en intensite. Par la suite une modification plus profonde du code de calcul a ete realisee et a abouti a la mise en equilibre du sillage (partiel ou total)
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Mokrani, Omar. "Étude expérimentale des écoulements et des tranferts thermiques dans les microcanaux". Nantes, 2005. http://www.theses.fr/2005NANT2076.
Abstract (sommario):
Ce travail représente une étude expérimentale des écoulements et des transferts convectifs qu'ils engendrent dans des microcanaux droits. Ces derniers ont une section rectangulaire présentant un faible rapport de forme hauteur sur largeur. La présente étude a été consacrée d'abord à la conception, au dimensionnement et à la réalisation d'un dispositif expérimental permettant la caractérisation des écoulements et des transferts convectifs dans les meilleures conditions. Ce dispositif permet de plus de varier le diamètre hydraulique des microcanaux tout en gardant les autres paramètres inchangés. Les coefficients de frottement caractérisant les écoulements ont été estimés grâce à des mesures de pression réalisées directement à l'intérieur des microcanaux dans une zone où les écoulements sont dynamiquement établis. Les conditions thermiques pariétales à l'intérieur du microcanal étant inaccessibles à la mesure directe, leur estimation nécessite l'utilisation d'une méthode inverse. Cette dernière a été élaborée en utilisant l'algorithme de minimisation de Gauss-Newton. Les résultats dynamiques et thermiques que nous avons obtenus en variant les diamètres hydrauliques des microcanaux entre 1mm et 100µm n'ont révélé aucune déviation par rapport à la théorie ou aux corrélations empiriques. Ces résultats nous permettent de confirmer que les lois de convection et de mécanique des fluides demeurent applicables dans les microcanaux ayant un diamètre hydraulique supérieur ou égal 100µm. Cette valeur représente bien entendu la valeur limite de notre étude et probablement pas celle de validité des lois de convection et de mécanique des fluidesThis work presents an experimental study of fluid flow and convective heat transfer in straight microchannels. The latter has a rectangular cross-section presenting a high aspect ratio width over height. The present study was devoted initially to the design and the construction of an experimental device allowing the characterization of the flow and the convective heat transfer in the best conditions. This device makes it possible to vary the hydraulic diameter of the microchannels while keeping the other parameters unchanged. The friction coefficients characterizing the flow were estimated thanks to the measurements of pressure drop carried out directly inside the microchannels in a zone where the flow is hydrodynamically developed. The wall thermal conditions inside the microchannel being inaccessible to direct measurement, their estimate requires the use of an inverse method. The latter was elaborated by using the Gauss-Newton minimization algorithm. The thermal and the hydrodynamic results obtained by varying the hydraulic diameter of the microchannels between 1mm and 100µm did not reveal any deviation from the theory or the empirical correlations for large scale channels. These results allow us to confirm that the laws of continuum mechanics for convection and fluid mechanics remain valid in the microchannels having a hydraulic diameter higher or equal to 100µm. This value of course represents the limiting value of our study and probably not that of validity of the laws of continuum mechanics
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Robbe-Saule, Manon. "Modélisation expérimentale de génération de tsunami par effondrement granulaire". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS497/document.
Abstract (sommario):
Des événements géologiques passés ont montré que les glissements de terrain, près des côtes, impliquant des volumes de quelques milliers de mètre cube à plusieurs centaines de kilomètres cube, peuvent provoquer des vagues de tsunami d’une amplitude considérable. La vague générée et l’effondrement représentent tous deux un danger important pour la population et les infrastructures situées sur ou proche des côtes. Une modélisation réaliste nécessite de tenir compte de la nature granulaire du glissement de terrain. Nous avons développé dans ce travail de thèse, une série d’expériences de laboratoire à petite échelle, pour étudier en détail le processus de génération de vague par l’effondrement d’une colonne granulaire, initialement sèche, dans l’eau. Tout un ensemble de paramètres est testé : (1) la masse granulaire impliquée (hauteur, volume, rapport d’aspect, granulométrie et densité), (2) la hauteur d’eau et (3) la configuration géométrique (plan horizontal ou plan incliné). Des expériences quasi-bidimensionnelle en canal rectangulaire, permettent d’enregistrer à la fois l’évolution temporelle de l’effondrement granulaire et celle de la surface libre de l’eau. Nous montrons que le processus de génération des vagues est piloté par la dynamique collective de l’effondrement des grains à la surface de l’eau. Nous identifions une dépendance linéaire claire entre l’amplitude relative de la vague principale et un nombre de Froude défini comme le rapport des vitesses d’avancée du front granulaire et de la vague solitaire. En particulier, l’amplitude de la vague atteint sa valeur maximale pour une profondeur d’eau intermédiaire. Le transfert d’énergie global a montré que seulement quelques pourcents de l’énergie potentielle initiale de la colonne sont transférés à la vague, issus notamment d’une perte d’énergie considérable dans l’effondrement granulaire lui-même. Enfin, nous soulignons la faible influence du diamètre et de la masse volumique des grains dans la génération de la vague. Cela suggère que la masse de l’effondrement est de faible importance par rapport à son volume. Un autre résultat intéressant est la dépendance linéaire de l’amplitude relative de la vague avec le volume immergé du dépôt final. Cette loi nous permet d’estimer l’amplitude de la vague pour des événements passés et potentiels. Malgré les échelles, géométries diverses et variées de ces événements, et l’incertitude des données, cette loi empirique provenant de notre expérience à petite échelle prédit des vagues similaires à d’autres modèles numériques ou expérimentauxVarious past geological events have shown that landslides near coastlines, involving volumes from a few thousand cubic meters to several cubic kilometers, can lead to tsunami waves with significant amplitude. The generated wave and the collapse both represent an important hazard for the population and infrastructure located on or near the coast. Realistic modeling requires considering the granular nature of landslides. Here, we developed a new set of small-scale laboratory experiments to investigate in detail the wave generated by the collapse of an aerial granular column into water. An entire set of parameters are tested: (1) the falling granular mass (height, volume, aspect ratio, grain size and density), (2) the water layer height and (3) the geometrical configuration (horizontal or inclined plane). From quasi-bidimensional experiments in a rectangular channel we record both the time evolution of the granular collapse and of the generated wave. We show that the wave generation process is driven by the collective dynamics of the granular collapse at the water free surface. We identify a clear linear dependence between the relative wave amplitude and a Froude number defined as the ratio of the granular front velocity and the solitary wave velocity. The wave amplitude reaches its maximum value at an intermediate water depth. The total energy transfer shows that only a few percent of the initial potential energy of the column is transferred to the wave, suggesting a considerable energy loss in the granular collapse itself. Finally, we highlight the low influence diameter and density of the falling grain in the generation of the wave. This suggests that the mass of the collapse is of low importance compared to its volume. Another interesting result is the linear dependence of the relative wave amplitude with the relative immersed volume of the final deposit. This allows us to estimate the wave amplitude generated by past or potential events in Nature. Despite the various scales and geometries of these natural events, and the uncertainty of the data, our empirical law, from our small-scale experiment, predicts waves similar to other numerical or experimental models
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Faure, Thierry. "Méthodes expérimentales instationnaires et leurs applications en mécanique des fluides". Habilitation à diriger des recherches, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00911074.
Abstract (sommario):
Cette synthèse porte sur plusieurs thématiques de mécanique des fluides et s'articule autour d'une approche par des méthodes expérimentales instationnaires. Les domaines successivement abordés sont la turbulence, l'aérodynamique compressible, les machines tournantes, l'hydrodynamique et les instabilités, tandis que les techniques expérimentales mises en œuvre comprennent les sondes directionnelles de pression, l'anémométrie fil/film chaud, la vélocimétrie laser Doppler, la visualisation par injection de traceur et la vélocimétrie par images de particules. Dans la plupart des cas, on développe des techniques multi-composantes, afin d'obtenir les trois composantes du champ de vitesse. Lorsqu'un phénomène périodique est présent dans l'écoulement, des traitements par moyennes de phase permettent de reconstruire, à partir d'un maillage de mesures ponctuelles, une information globale dans un plan ou dans un volume, et son évolution temporelle moyenne. Il est aussi possible de reconstituer une dynamique en fonction du temps à partir d'une mesure dans un plan, non résolue en temps, synchronisée avec une mesure ponctuelle, résolue en temps. L'ensemble des configurations étudiées par ces méthodes expérimentales constitue des bases de données, utiles notamment pour une comparaison avec des résultats de simulations numériques.
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Ferchichi, Yassine. "Etude expérimentale du mouvement d'une particule sphérique à l'approche d'une interface liquide/fluide". Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01001954.
Abstract (sommario):
Lors du traitement en poche de l'acier liquide, les inclusions sont transportées vers l'interface métal liquide/laitier où elles sont capturées. Près de l'interface, le mouvement des inclusions est ralenti sous l'effet des interactions hydrodynamiques avec celle-ci. Afin d'étudier ces interactions, deux maquettes froides ont été mises en œuvre, où les inclusions sont modélisées par des billes millimétriques de densité intermédiaire entre celles de deux liquides transparents. Ces dispositifs nous ont permis de mesurer les variations du coefficient de frottement fen fonction de d/R (d est la distance du centre de la bille à l'interface non déformée et R est le rayon de la bille) pour différentes valeurs du nombre de Bond particulaire Bop, du rapport de différences de densités β et du rapport de viscosités λ. Lorsque d⁄(R>2), les points expérimentaux sont en accord avec le modèle de Bart pour une interface indéformable. fdépend fortement de λ et faiblement de et Bop.Lorsque d⁄(R≤2), on distingue deux modes de relaxation vers l'équilibre. Lorsque 〖Bo〗_p≪1, la déformation reste faible et le régime de Bart est suivi par le régime de Taylor où (f~R)⁄h (h est l'épaisseur du film de liquide séparant la particule de l'interface). Lorsque 〖Bo〗_p≳1, l'interface se déforme significativement pour atteindre localement la courbure de la bille et le drainage du film s'effectue en régime de Reynolds où f~(R⁄h)^3. Les variations de 1/f en fonction de l'écart à l'équilibre présentent une inflexion que nous attribuons à la transition vers le régime de Reynolds et qui apparaît d'autant plus tôt lors de la relaxation vers l'équilibre que λ est élevé. Dans le régime de transition, fne dépend que de l'écart à la position d'équilibre et de λ. En régime de Reynolds, fest une fonction croissante de λ, 〖Bo〗_p et β, en accord avec le modèle de drainage de Hartland.
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Sartor, F. "Instationnarités dans les interactions choc/couche-limite en régime transsonique : étude expérimentale et analyse de stabilité". Phd thesis, Aix-Marseille Université, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01018720.
Abstract (sommario):
Dans cette étude nous considérons l'interaction entre une onde de choc et une couche limite turbulente dans un écoulement transsonique sur une bosse d'un point de vue expérimentale et théorique, ainsi que dans un écoulement autour d'un profil d'aile. Dans le premier cas, des mesures ont permis de montrer que l'interaction est caractérisée par la coexistence de deux fréquences distinctes, mais l'origine des oscillations basse fréquence est controversée. Des simulations numériques s'appuyant sur les équations RANS permettent une description de l'écoulement moyen, mais ne sont pas capables de reproduire le comportement instationnaire de l'interaction. Nous proposons une étude de stabilité globale : une décomposition en valeurs propres de l'opérateur de Navier-Stokes linéarisé au tour d'un champ de base RANS indique que l'interaction est un phénomène stable, et la dynamique de l'écoulement ne peut pas être décrite par un mode global instable. Nous considérons ensuite une approche linéarisée, où la réceptivité de l'écoulement à un forçage externe est analysée à travers une décomposition en valeurs singulières du Résolvant Global. Cette approche est proposée afin d'expliquer la sélection de fréquence dans cet écoulement, et montre que l'interaction filtre et amplifie le bruit résiduel existant : certaines perturbations sont plus amplifiées dans la couche de mélange, tandis que le choc semble se comporter comme un filtre passe-bas. La même approche est enfin appliquée sur un cas d'écoulement transsonique autour d'un profil d'aile, qui peut présenter des oscillations périodiques de l'onde de choc. La décomposition en valeurs propres de l'opérateur de Navier-Stokes linéarisé est capable de décrire la dynamique instationnaire quand un mode instable est présent. Cependant, la décomposition en valeurs singulières du Résolvant Global peut indiquer la présence des instabilités convectives qui sont responsables du comportement instationnaire à moyenne fréquence de l'écoulement.
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El, Ouardighi Adel. "Étude numérique et expérimentale de l'écoulement et du transfert de chaleur pour des fluides non-newtoniens thermodépendants en conduites industrielles". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1990. http://www.theses.fr/1990INPL059N.
Abstract (sommario):
On se propose d'étudier numériquement et expérimentalement les lois de l'écoulement et du transfert de chaleur pour des fluides newtoniens et non newtoniens thermodépendants, en écoulement laminaire dans une conduite cylindrique de section circulaire et dans un espace situé entre deux plaques planes semi-infinies, chauffées à la paroi à densité de flux de chaleur ou à température constantes. On s'intéresse aux fluides pseudoplastiques dont le comportement peut être modélisé par la loi puissance d'Ostwald. On met clairement en évidence l'incidence d'un champ thermique imposé sur la distribution des vitesses, sur les lois de perte charge et sur les lois de transfert de chaleur qui en résultent. Outre les paramètres classiques, on propose pour le coefficient de frottement et le coefficient d'échange de chaleur des corrélations, qui tiennent compte d'un nouveau groupement adimensionnel dû à la thermodépendance
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Habchi, Charbel. "Étude expérimentale et numérique des phénomènes de mélange turbulent et de transfert thermique en présence de vorticité". Nantes, 2010. http://www.theses.fr/2010NANT2032.
Abstract (sommario):
Cette étude porte sur les phénomènes de mélange turbulent et de transfert thermique dans des échangeurs/réacteurs multifonctionnels (ERM) à générateurs de vorticité. La géométrie des ERM conditionne leur efficacité énergétique en déterminant la structure de l’écoulement. Ainsi, la compréhension fine des mécanismes du mélange turbulent et des transferts convectifs constitue un enjeu fondamental pour l’amélioration de l’efficacité énergétique des ERM. La démarche scientifique est décomposée en deux parties : Tout d’abord, nous étudions l’utilisation de la sonde chimique dans le but de caractériser le micromélange dans des écoulements turbulents continus homogènes. Nous proposons une procédure expérimentale adaptative permettant d’adapter les cinétiques chimiques aux conditions locales de turbulence. De plus, nous définissons un domaine de validité, dépendant des conditions hydrodynamiques au point de mesure, en s’appuyant sur la modélisation physique de l’interaction entre les différentes échelles du mélange. Ensuite, nous étudions le mélange et les transferts thermiques dans trois géométries d’écoulements turbulents en présence de vorticité générée par des perturbateurs insérés dans un tube droit circulaire. Cette étude repose sur des mesures par LDA (laser Doppler anemometry) et de la simulation numérique CFD. Différentes approches physiques sont utilisées : statistique de turbulence, intensité de la vorticité, production d’entropie et synergie des champs. La complémentarité de ces approches permet de proposer une méthodologie afin d’évaluer les performances d’un ERM en régime turbulentThe aim of the present doctoral thesis is the study of turbulent mixing and heat transfer in multifunctional heat exchangers/reactors (MHER) of vortex generator type. The geometry of the MHER strongly influences its energeticefficiency by controlling the flow structure. Thus, understanding of the mechanisms of turbulent mixing and convective heat transfer is a key issue for improving the energetic efficiency of these devices. This work is composed of two main parts: First, we investigate the chemical probe methods, based on a system of parallel-competitive chemical reactions, which are then used to characterize the micromixing in continuous flows. Here, we propose an adaptive experimental procedure to adapt the kinetics of the chemical reactions to the local turbulence. In addition, based on physical modeling of the interaction between the different turbulent mixing scales, we define a domain of validity for this method depending on the hydrodynamic conditions at the probe measurement point. The second part is devoted to the study of the turbulent mixing and heat transfer phenomena in three different turbulent flows in the presence of artificially generated vorticity in a straight circular tube. The tools used in this investigation are the laser Doppler anemometry (LDA) and CFD simulation. Several physical approaches are used to characterize the different mechanisms of turbulent mixing and heat transfer aimed at determining the best configuration of vorticity generation
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Gupta, Sanjeev. "Étude expérimentale du comportement dynamique et des performances de rideaux d'air en vue de la conception de systèmes de confinement cellulaire". Nantes, 2005. http://www.theses.fr/2005NANT2017.
Abstract (sommario):
Le travail présenté dans ce mémoire pose les bases d'une étude technique sur le compartimentage par rideaux d'air de tunnels. Les solutions envisagées reposent sur l'emploi de plusieurs rideaux formés chacun par le soufflage d'un jet plan vertical et descendant réunissant deux flux. Un banc d'essai modulaire a été conçu et réalisé pour examiner le comportement et les performances d'essentiellement deux types de rideaux double jet selon que le jet soufflé du côté de l'espace à confiner est alimenté à partir de cet espace (rideau avec reprise) ou non (rideau sans reprise). Le banc d'essai permet de réaliser une cellule de confinement bilatéral entre deux rideaux dont le rapport d'ouverture H/e a été fixé à 10 dans cette étude. A partir de mesures PIV, les caractéristiques dynamiques de différents dispositifs sont examinées pour des nombre de Reynolds comprises entre 2000 et 14000. La présence d'une reprise d'air au sein de l'espace confiné affecte peu la distribution d'énergie cinétique turbulente par rapport au cas sans reprise. Mais, elle confère une meilleure stabilité aux systèmes étudiés et améliore leur efficacité. Il existe une valeur critique du nombre de Reynolds qui conduit à un comportement soit singulier soit asymptotique des dispositifs testés. Les mesures de décroissance de concentration d'un gaz traceur injecté au sein de la cellule de confinement confirment les résultats de l'analyse dynamique, permettent de quantifier les performances des rideaux testés et de hiérarchiser différentes solutions techniques. Les résultats nous conduisent à préconiser l'emploi de doubles jets avec reprise en situation de confinement multicellulaire. La mise en œuvre de deux rideaux basés sur le soufflage de jets simples avec reprise intégrale des flux émis s'avère en revanche plus efficace dans le cas d'une seule cellule de confinement. L'étude attire finalement l'attention sur les risques associés à une simplification trop poussée d'installations réelles lors de la simulation physique ou numériqueThe work presented in this report sets the basis of future studies aimed at designing air-curtain based technical solutions for the partitioning of tunnel-like geometries including road tunnels. The investigated solutions rely on air curtains formed by the confluence of two parallel plane streams. A modular experimental facility was built to investigate the dynamical behaviour and the effectiveness of mainly two types of double-jet curtains depending on whether the jet blown on the confined area side is fed with air draught from this area or not. The experimental facility allowed simulating the bilateral confining of one cell between two curtains whose opening ratio H/e was set to 10 in this study. From PIV measurements, the dynamical characteristics of various air-curtain arrangements were investigated for Reynolds numbers ranging from 2000 to 14000. The presence of a recirculation feeding circuit mounted on the ceiling does not affect significantly the turbulent kinetic energy distribution but improves the stability of the system. The analysis reveals a critical value of the Reynolds number associated with either an odd or asymptotic behaviour of the arrangements tested. The results of measurements of the concentration decay of a tracer gas injected within the enclosure are in perfect agreement with the findings from the dynamical analysis. They enable us to quantify the effectiveness of the investigated devices and to establish a hierarchy of various technical solutions. The results lead us to advocate the use of double-flux air curtains for multicellular confining. However, recirculating simple jets seem to be more appropriate for unicellular confining. Finally, attention is drawn on the risks associated with a too thorough simplification when modelling real configurations physically or numerically
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Mouazé, Dominique. "Etude expérimentale de la couche limite générée par la houle autour d'un cylindre". Caen, 2001. http://www.theses.fr/2001CAEN2018.
Abstract (sommario):
Les connaissances concernant les phénomènes hydrodynamiques liés au cas d'un cylindre soumis à l'action de la houle proviennent d'approches multiples afin d'estimer le comportement et le dimensionnement des conduites sous-marines. Cependant, les études relatives à la houle proprement dite restent limitées. Notre étude est motivée par la description et la compréhension des phénomènes physiques complexes agissant à proximité d'un tube placé dans un canal à houle. Les expérimentations se sont déroulées en deux temps : elles ont tout d'abord pris part dans le canal à houle (120 m) de Hanovre (Allemagne) de l'Institut Franzius pour l'hydraulique et le génie côtier. Une seconde phase d'acquisition s'est déroulée dans le canal à houle (22 m) du Laboratoire morphodynamique continentale et côtière de l'université de Caen. L'analyse de l'écoulement ambiant sans cylindre et en particulier de la couche limité générée sur le fond des canaux permet de mieux cerner et comprendre l'interaction réciproque de l'influence du fond et du cylindre sur les phénomènes étudiés. Nous proposons une adaptation de la théorie de Lamb afin qu'elle s'applique à la couche limite générée par la houle. L'écoulement autour du cylindre soumis à un régime de houle est abordé d'une manière qualitative à l'aide de visualisations par nappe Laser afin d'obtenir une représentation globale sur des diagrammes KC=f(Re). L'évolution de la couche limite autour du cylindre est détaillée pour deux échelles différentes, suivant quatre conditions de houle et sous l'influence plus ou moins prononcée de la paroi. Trois types de bulles de recirculation sont définis (réaction, balayage, sillage) en lien avec l'évolution des points d'arrêt et de séparation. Une loi générale de l'épaisseur de couche limite est mise en évidence.
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Leweke, Thomas. "Etude expérimentale et modélisation du sillage d'un tore à bas nombre de Reynolds". Aix-Marseille 1, 1994. http://www.theses.fr/1994AIX11028.
Abstract (sommario):
Cette these est consacree a l'etude des allees de vortex dans le sillage d'obstacles toriques de grands rapports d'aspect pour des nombres de reynolds entre 45 et 400. L'interet de la geometrie du tore reside dans l'absence d'effets de bord, qui peuvent fortement influencer le sillage derriere les obstacles cylindriques. Dans le regime periodique du sillage, l'etude experimentale en soufflerie montre l'existence de modes discrets de l'allee de vortex sous forme d'anneaux ou d'helices de vorticite. Les mesures de phase, d'amplitude et de frequence des fluctuations de vitesse, qui caracterisent ces modes, sont comparees aux previsions du modele dynamique de ginzburg-landau, qui a ainsi pu etre valide dans un grand intervalle du nombre de reynolds. Ce modele permet ensuite d'identifier de facon qualitative et quantitative deux instabilites secondaires de l'allee de vortex: 1) l'instabilite d'eckhaus des modes en helices pour des faibles nombres de reynolds qui a ete observee de facon precise pour la premiere fois dans cette etude; 2) l'instabilite de benjamin-feir pour tous les modes periodiques aux grands nombres de reynolds, precedant la transition a la turbulence classique dans le proche sillage. L'etude experimentale sur les tores et le modele de ginzburg-landau donnent un grand nombre de nouveaux renseignements sur les sillages en general, concernant leur dynamique et leur tridimensionnalite a faible nombre de reynolds et leur transition vers la turbulence
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Jardin, Thierry. "Analyse numérique et expérimentale de la sustentation par vol battu : application aux micro-drones". Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aéronautique, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00445266.
Abstract (sommario):
A bas nombre de Reynolds, le concept de voilure battante est récemment apparu comme une alternative aux concepts conventionnels de voilure fixe et voilure tournante. Dans le cadre d'une application pratique (micro-drones ou MAVs), l'évaluation de l'adaptabilité d'un tel mode de sustentation requiert la compréhension fine des principaux mécanismes aérodynamiques mis en jeu et de leur impact sur les efforts résultants. Ces derniers se caractérisent par une instationnarité forte et des comportements complexes. Le travail réalisé s'articule autour de trois points. Dans un premier temps, l'établissement d'une corrélation précise entre comportement spatio-temporel des structures cohérentes et effort résultant passe par la définition de méthodes d'investigation adaptées à l'étude d'écoulements bi et tridimensionnels résolus en temps. En ce sens, l'analyse repose d'une part sur une approche numérique DNS par maillage mobile, et d'autre part sur les approches expérimentales TRPIV- 2D2C/3D3C conduisant à la mesure non-intrusive des efforts aérodynamiques par application du bilan de quantité de mouvement. Les difficultés associées à ces techniques novatrices sont ici mises en exergue. En second lieu, nous abordons deux types de configurations bidimensionnelles caractérisées par des cinématiques de battement respectivement symétriques et asymétriques. Nous nous limitons à l'étude du vol stationnaire ou sur place pour lequel les effets instationnaires sont prépondérants vis- à-vis des effets quasi-stationnaires. D'abord, l'analyse détaillée d'un cas de référence permet d'affiner les résultats reportés dans la littérature. Ensuite, la confrontation systématique de cas asymétriques rév`ele l'occurrence de phénom`enes aérodynamiques particuliers contribuant favorablement à l'efficacité de l'aile. L'approximation bidimensionnelle occulte toutefois l'influence du tourbillon marginal ou du gradient transverse de vitesse incidente établi le long de l'envergure d'une aile en révolution autour de son emplanture. L'une des spécificités des configurations tridimensionnelles provient effectivement du caract`ere stabilisateur de certains mécanismes aérodynamiques. Ainsi, nous présentons les effets tridimensionnels et leur dépendance vis-à-vis de l'allongement dans le cas de mouvements de battement en translation rectiligne et en rotation autour d'un axe vertical.
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Bottausci, Frédéric. "Etude expérimentale de la dynamique d'un filament de vorticité isolé". Paris 11, 2002. http://www.theses.fr/2002PA112040.
Abstract (sommario):
Le travail présenté a consisté à extraire un filament de vorticité de son contexte turbulent afin de pouvoir mieux le contrôler et l'étudier. Deux montages expérimentaux différents ont été utilisés. L'un permet d'amplifier la vorticité provenant d'un écoulement de paroi et l'autre permet d'amplifier la vorticité engendrée entre deux disques corotatifs. Dans les deux cas, le moteur de l'amplification, l'étirement, est localisé. Le vortex ainsi formé modélise un filament de vorticité. Dans le premier montage, les paramètres de contrôle donnent accès à deux régimes : l'un où le vortex est permanent et l'autre où il explose en bouffées turbulentes. Dans le premier régime, nous avons entièrement caractérisé le champ de vitesse azimutale et son évolution en fonction de l'étirement. La taille du vortex étiré et sa circulation ont également été analysées en fonction de l'étirement. Ces mesures ont conduit à la proposition d'un nouveau modèle de vortex étiré qui prenne en compte la localisation de l'étirement. Ce modèle résout le problème de la divergence de la vitesse radiale rencontrée dans le modèle de Burgers par exemple. Nous avons montré que la localisation de la vitesse axiale dans le cœur du vortex jouait un grand rôle dans la dissipation de l'énergie. Le terme de dissipation lié au gradient radial de la vitesse axiale est dominant sur la gamme d'étirement accessible dans le montage. Nous avons aussi montré que l'instabilité qui se développait autour de son axe était une instabilité centrifuge avec l'apparition de rouleaux de Taylor. Dans le régime où le vortex explose en bouffée turbulente, nous avons caractérisé la fréquence d'explosion et initié des mesures de turbulence. Le vortex étiré formé entre deux disques en rotation est plus intense que dans le canal. Nous avons effectué des diagrammes de phase ainsi qu'une étude systématique de la variation de la circulation en fonction de la longueur du vortex, de l'étirement et de la vitesse de rotation des disquesA vorticity filament has been extracted from its turbulent background in order to study its behavior. Two different set-ups have been used. The first amplifies the vorticity of a laminar boundary layer flow, whereas the second amplifies the vorticity contained between two corotating disks. In boths cases, the stretching that strongly enhanced the vorticity is localized. A vortex created in this way modelizes a vorticity filament. In the first experiment, the control parameters give access to two configurations : a configuration where the vortex is permanent and a configuration where it explodes into turbulent spots. In the first configuration, the azimuthal velocity field has been characterized according to the stretching. The diameter and the circulation of the vortex have been analyzed as a function of the stretching. These measurements have led to a proposal for a new stretched vortex model that takes into account the location of the stretching. This model solves the radial velocity divergence problem that appears in Burgers' vortex, for example. We have shown that the location of axial velocity in the vortex core plays an important role in energy dissipation. The dissipation term related to the radial gradient of the axial velocity is dominant in the stretching range studied in our experiment. We have shown that the instability developing around the vortex axis is a centrifugal type instability that produces Taylor rolls. In the configuration in which the vortex explodes, the explosion frequency has been characterized. Turbulent spot measurements have been started. The vortex produced between two rotating disks is more intense than in the channel. We have produced phase diagrams and conducted a systematic study of the circulation with regards to stretching, vortex length and disk rotation speed
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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.
Abstract (sommario):
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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Martin, Sylvie. "Etude expérimentale et théorique d'un convertisseur hydroélastique de puissance". Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1994. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1568_smartin.pdf.
Abstract (sommario):
Dans tous les groupes motopropulseurs actuels, équipés d'une boite de vitesses automatique ou non, le moteur thermique assure l'adaptation de la puissance au prix d'une variation continuelle du couple et du régime de rotation. Les phases transitoires sont un facteur déterminant dans l'émission de polluants. Le convertisseur hydroélastique de puissance, noté c. H. P. , est une transmission hydrostatique pouvant être assimilée à une boite de vitesses automatique à rapport continu. Il s'agit d'une pompe hydraulique dont la caractéristique d'isopuissance est modifiable par ajustement de la pression dans une capacité remplie d'azote, l'élasteur, séparée du volume d'huile contenu dans le cylindre de la pompe par un piston ou une vessie étanche. Un dispositif expérimental, équipé d'un c. H. P. Mono-cylindre, a été construit. Les résultats obtenus avec deux types d'élasteurs, à piston ou à vessie, vérifient le principe de fonctionnement du convertisseur. Une étude menée sur l'élasteur à piston a permis de définir une structure permettant de minimiser ses pertes d'énergie, provenant du système d'étanchéité huile/azote, de l'amortissement hydraulique du piston en fin de course et des frottements visqueux dans l'azote. Les pertes totales d'énergie dans l'élasteur, ramenées au travail de compression exercé par l'huile, restent constantes et égales à 12,5%, quelles que soient les conditions de fonctionnement. Un modèle détaillé, basé sur les équations de conservation et utilisant le technique du bond graph, a été développé. Il a permis de compléter le bilan énergétique de l'élasteur, établi à partir des résultats expérimentaux. Ainsi, il est démontré que les trois termes de pertes sont égaux. Ce modèle fournit aussi la possibilité d'étudier l'incidence des caractéristiques des composants hydrauliques sur le comportement dynamique du c. H. P. Par exemple, la longueur de la conduite reliant l'accumulateur basse pression au circuit principal s'avère être le paramètre essentiel pour limiter le phénomène de cavitation à l'aspiration.
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Esquiva-Dano, Isabelle. "Etude expérimentale de la stabilisation d'une flamme non-prémélangée". Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2001. http://www.theses.fr/2002ECDL0026.
Abstract (sommario):
L'influence de l'aérodynamique du sillage d'un obstacle sur les mécanismes de stabilisation de la flamme non prémélangée a été examiné sur une configuration expérimentale non confinée de deux écoulements concentriques (combustible et air), dans le cas de deux stabilisateurs simplifiés (disque et vitesses (Anémométrie Dopler Laser). Les champs moyens de température et concentration ont été obtenus avec un thermocouple à fil fin et une sonde de prélèvement reliée à un analyseur de gaz. L'analyse du développement et de la structure de la flamme a mis en évidence trois régimes de stabilisation principaux (développement, anneau, renfermement), deux régimes de transition et un domaine d'extinction. Une étude détaillée a montré que l'anneau est une flamme triple stabilisée à l'interface de deux écoulements : un prémélange de combustible, d'air et de produits de combustion et un écoulement d'airThe influence of the aerodynamic behind a bluff-body on the stabilisation process of a non-premixed flame has been studied on a non-confined experimental set-up consisting of two concentric flows (fuel and air), for disk and tulip shape burners. Direct visualisations were performed and quantitative results have been obtained owing to a two-component laser Doppler Anemometer. Mean temperature and concentration fields were also investigated using a fine wire thermocouple and a gas analyser. The analysis of the flame development and structure has emphasised three main stabilisation regimes (development, ring flame, recirculating flame), two transition regimes and an extinction domain. To complete this analysis, a study of the "ring flame" regime has been developed. It pointed out that the ring is supposed to be a triple flame expanding at the interface between two flows : a premixed on composed of fuel, air and combustion products and the external air flow
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Razafiarimanana, Marie-Thérèse. "Etude théorique et expérimentale de l'influence de la convection naturelle sur l'écoulement forcé engendré par une sphère en rotation plongée dans un écoulement vertical ascendant d'un liquide newtonien". Perpignan, 1986. http://www.theses.fr/1986PERP0051.
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Zara, Henri. "Système d'acquisition vidéo rapide : application à la mécanique des fluides". Saint-Etienne, 1997. http://www.theses.fr/1997STET4012.
Abstract (sommario):
Les systèmes de vision sont aujourd'hui largement employés pour les études expérimentales en mécanique des fluides. Les techniques d'acquisition d'images se heurtent cependant à une limitation technologique concernant la cadence et la résolution des images. De nouveaux capteurs d'images électroniques rapides, mais également certaines méthodes d'exposition permettent d'apporter des solutions à ce problème. Nous présentons dans ce mémoire un système d'acquisition vidéo rapide élaboré autour d'une plate-forme expérimentale de mécanique des fluides. Ce système est constitué en particulier : d'une camera CCD numérique (8bits) de résolution 512x512 pixels avec une cadence de 100 i/s ; d'un système de synchronisation qui assure les différents modes d'exposition des images ainsi que la synchronisation des éléments de la plate-forme. L'ensemble est commandé par un ordinateur PC, pour la configuration des paramètres ainsi que pour le stockage des images. La technique d'éclairage mise en oeuvre est la tomographie laser. Un choix technologique original nous a conduit au couplage de la camera à un intensificateur de lumière. Ce choix permet l'utilisation de sources laser continues de faible puissance. Il offre également de larges possibilités d'exposition des images par la commande de la porte optique de l'intensificateur. Dans une première partie nous présentons une étude détaillée des capteurs d'images à semi-conducteur, ainsi que des intensificateurs d'images. Les descriptions techniques concernant la réalisation de la caméra et du système de synchronisation sont ensuite exposées. L'ensemble d'acquisition vidéo final met en oeuvre deux cameras synchronisées permettant l'enregistrement d'une séquence de paires d'images d'occurrence très proche (50 ns). Quelques exemples expérimentaux permettent de confirmer les possibilités de notre système
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Musielak, Marion. "Etude numérique et expérimentale des transferts de Composés Organiques Volatils du sol à l'air ambiant, en passant au travers du béton". Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00753550.
Abstract (sommario):
Cette thèse fait partie du projet FLUXOBAT (ANR-PRECODD 2008), qui a pour objectif global de développer une méthodologie robuste et fiable d'estimation des transferts de Composés Organiques Volatils (COV) du milieu souterrain vers l'air intérieur et extérieur. Ce travail concerne l'étude à l'échelle du laboratoire des transferts d'un COV type, le trichloréthylène (TCE), au travers d'un sol modèle (sable) et surtout du béton, en conditions isothermes et pour des milieux secs. Les moyens utilisés sont la modélisation numérique et une série d'expériences en laboratoire. Une étude préliminaire reproduisant des expériences existant dans la littérature dans le sable uniquement, a tout d'abord permis de mettre en place les outils expérimentaux et numériques nécessaires à la modélisation du problème, avant la réalisation de l'étude sur le matériau béton, bien plus complexe. L'étude des transferts dans le béton a été divisée en plusieurs étapes. Dans un premier temps, les transferts dans la pâte de ciment, plus homogène, ont été caractérisés. En particulier, la valeur du coefficient de sorption du TCE dans ce matériau a été obtenue à l'aide du suivi expérimental de la réponse à un " pulse " de polluant. Puis, les paramètres caractéristiques (porosité, perméabilité, ouverture des fissures, coefficient de diffusion effectif) des échantillons tests de " béton complet " ont été mesurés. Un protocole de caractérisation complète des galettes de béton a été mis au point, associé à la création d'un dispositif permettant la mise en place d'expériences de transferts du TCE (composé dont l'étude est complexifiée par son caractère particulièrement agressif) et applicables à tout milieu poreux consolidé. La problématique de l'hétérogénéité du béton, due à la présence de granulats et de fissures, a été traitée afin de proposer des équations de transfert moyennées donnant une meilleure description des transferts. Les conditions d'un cas de pollution " réel " ont été reproduites à l'échelle du laboratoire, sur un modèle réduit, dans une colonne de sable surmontée d'une galette de béton et d'une cavité en dépression représentant un bâtiment, pour étudier les transferts de TCE et valider la caractérisation développée dans l'étude. Les expériences de transferts réalisées sont reproductibles, ont été interprétées numériquement (sous Comsol multiphysics®), et ont permis de confirmer la pertinence de la simulation des transferts à l'aide de la caractérisation développée dans cette étude. Ce travail a permis de mettre, en particulier, en évidence l'importance de la caractérisation fine du béton, dont les propriétés et l'hétérogénéité sont des facteurs très influents sur les transferts, qui ne peuvent pas être décrits correctement avec des modèles analytiques simplifiés. Les résultats comportent l'estimation des paramètres caractérisant les transferts de COV dans le béton, et une compréhension fine des transferts du TCE dans ce matériau.
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Dolléans, Pascal. "Etude expérimentale d'écoulements de fluides viscoélastiques dans une conduite présentant une distribution périodique de brusques variations de section". Poitiers, 1996. http://www.theses.fr/1996POIT2307.
Abstract (sommario):
Ce travail a pour objectif la mise en place d'outils destines a quantifier les principales grandeurs caracteristiques des ecoulements de fluides viscoelastiques dans des conduites presentant des distributions periodiques de brusques variations de section. A cette fin, nous avons developpe une methode de derivation numerique des composantes du vecteur vitesse, obtenues par traitement d'image de visualisation d'ecoulement. Ces valeurs sont ensuite optimisees afin de satisfaire au mieux a des criteres physiques et mathematiques comme l'equation de continuite ou la continuite des derivees partielles. A partir des valeurs ainsi obtenues, nous calculons les grandeurs caracteristiques de l'ecoulement comme la vorticite, les vitesses de cisaillement et d'elongation, la pression et la contrainte. Nous avons ensuite applique cette methode aux ecoulements plans, en conduite, de cinq fluides que nous avons modelises rheologiquement. Nous avons ainsi pu constater les effets de l'indice d'amincissement des fluides utilises sur les profils des vitesses ainsi que celui de l'elasticite sur les temps d'etablissement hydrodynamique des ecoulements
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Beaudet, Laurent. "Etude expérimentale et numérique du décrochage dynamique sur une éolienne à axe vertical de forte solidité". Phd thesis, Université de Poitiers, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01058929.
Abstract (sommario):
L'éolienne Darrieus connaît un intérêt accru ces dernières années parce qu'elle représente une solution alternative potentielle de production d'électricité dans les milieux urbains. En particulier, une éolienne de forte solidité peut être choisie car certaines de ses propriétés peuvent être avantageuses pour son implantation proche de zones habitées. A l'inverse, certaines difficultés aérodynamiques émergent. Ce type d'éolienne fonctionne à de faibles vitesses réduites pour lesquelles le décrochage dynamique a un rôle très significatif. L'objectif de ce travail de thèse consiste à compléter la connaissance du phénomène de décrochage dynamique sur une éolienne à axe vertical afin d'améliorer les modèles numériques de prédiction existants. Cette étude s'appuie sur une analyse combinée de résultats numériques et expérimentaux. Les simulations numériques sont produites avec une méthode des panneaux bidimensionnelle instationnaire. Les effets de la viscosité sont introduits par des corrections utilisant notamment un modèle semi-empirique de décrochage dynamique. Le travail expérimental s'est concentré sur la dynamique tourbillonnaire à proximité immédiate du rotor résultante du décrochage dynamique. Le montage se compose d'une éolienne à pale droite placée dans une soufflerie. Des mesures instationnaires de la répartition de pression pariétale le long de la corde et des mesures de champ de vitesse par vélocimétrie par images de particules ont été accomplies. Les résultats révèlent la manière dont les caractéristiques du décrochage dynamique sont conditionnées par la vitesse réduite. Le retard au décrochage, l'intensité de l'effet du tourbillon de décrochage dynamique et sa convection ont été quantifiés. Enfin, un examen critique de l'applicabilité du modèle de Leishman-Beddoes pour simuler efficacement les effets du décrochage dynamique a été réalisé.
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Cai, Wei. "Etude expérimentale des cavités latérales en écoulements à surface libre". Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0062/document.
Abstract (sommario):
Les cavités latérales sont des zones mortes à surface libre situées sur le côté d’un écoulement fluvial ou côtier. Les vitesses caractéristiques au sein de la cavité étant beaucoup plus faibles que celles de l’écoulement, une couche de mélange se développe à l’interface entre ces deux régions. Cette couche de mélange peut alors transférer de la quantité de mouvement de l’écoulement vers la cavité et ainsi mettre en mouvement la cavité et peut aussi transférer de la masse entre les deux régions, telle une pollution venant de l’écoulement amont. L’étude de cette thèse a alors consisté à étudier les caractéristiques de la couche de mélange, qui est rendue spécifique par le fait qu’elle se développe entre deux coins géométriques formés par l’intersection entre les parois de la cavité et celles de l’écoulement principal. Nous avons alors pu identifier l’origine et l’alternance des mouvements de fluide dans la direction transverse: de la cavité vers l’écoulement et inversement. Concernant la mise en mouvement de la cavité, le choix a été fait de considérer un écoulement principal fixé et de modifier l’extension de la cavité dans la direction perpendiculaire à l’écoulement, passant ainsi d’une cavité rectangulaire alignée avec l’écoulement principal à une cavité allongée dans le sens opposé. La mesure de champ de vitesse par PIV 2D a alors montré une forte évolution de la forme de l’écoulement à mesure que la géométrie de la cavité évolue : un système avec deux cellules alignées dans le sens de l’écoulement à un système à une seule cellule, puis un système à deux cellules et enfin un système complexe 3D ont ainsi été observés pour une cavité de plus en plus allongée. Ensuite, une modification du dispositif expérimental a permis de mesurer de deux façons différentes le transport de scalaire de l’écoulement principal vers la cavité, de comprendre les processus associés à ce transfert et enfin de quantifier cette capacité de transfert pour différents écoulements principaux et différentes géométries de cavités. Nous avons notamment montré que la géométrie de la cavité a peu d’effet alors que le nombre de Reynolds et la profondeur d’eau normalisée ont un effet majeur sur cette capacité de transfert de masse entre les deux régionsLateral cavities are free-surface dead-zones located on the side of a fluvial or coastal main flow. As the typical velocities are much larger in the main flow than in the cavity, a mixing layer appears at the interface between both regions. This mixing layer is able to transfer between the main flow and the cavity momentum which then sets the fluid in the cavity in motion and also passive scalar, such as a pollution coming from upstream. The objective of this work was then to investigate the characteristics of the mixing layer, which specificity comes from the fact that it is constrained between the upstream and downstream geometrical corners. It was possible to observe the origin and alternation of the transversal fluid motions: from the cavity towards the main flow and conversely. Regarding the motion in the cavity, the choice was made to keep a constant main flow and to measure the 2D horizontal velocity field using PIV as the extension of the cavity increases. The flow pattern then passes from a 2-cell patterns aligned in the direction of the main flow to a single-cell pattern, then a 2-cells patterns aligned along the direction perpendicular to the main flow and finally a complex 3D pattern for the widest cavity. Then a modification of the experimental set-up permitted to investigate the passive scalar exchanges from the main stream towards the cavity. It was possible to understand the processes responsible for such transfer and to quantify the transfer capacity. The analysis dimensional revealed that in the present subcritical, smooth simplified geometry cavity, the three parameters possible responsible for the modification of the transfer capacity are the geometrical aspect ratio of the cavity, the Reynolds number of the main flow and finally the normalized water depth. It was then shown that the impact of the cavity geometry remains negligible but that the Reynolds number and the normalized water do impact this passive scalar transfer capacity
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Gonidec, Patrick. "Contribution expérimentale et numérique à l'étude de l'aérodynamique des corps fuselés en incidence". Toulouse, ENSAE, 1992. http://www.theses.fr/1992ESAE0003.
Abstract (sommario):
Dans une première partie les grandes lignes de l'aérodynamique des corps fuselés aux incidences faibles et moyennes sont exposées. Les diverses méthodes couramment utilisées sont passées en revue ; leurs avantages et défauts sont discutés. La deuxième partie présente la topologie des écoulements tridimensionnels, nécessaire au dépouillement des essais effectués. Les diverses expériences sont décrites dans la troisième partie du mémoire. Elles mettent en évidence le rôle du nombre de Reynolds de l'écoulement. Une explication est donnée de l'évolution du décollement de la couche limite le long du fuselage. Une formule expérimentale a été établie pour estimer la position de cette séparation sur le corps ogivo-cylindrique étudié lors des essais. Les pressions pariétales, la position de la transition, les vitesses au-dessus de l'extrados ont également fait l'objet d'une étude expérimentale. Les conclusions de cette partie permettent d'étayer un modèle fluide parfait de ce type de configuration. Un programme utilisant la méthode des singularités de seconde génération a donc été écrit. L'effet des enroulements d'extrados est représenté par des surfaces de glissement modélisées par des nappes porteuses de singularités (doublets normaux). Leur positionnement dans l'espace s'effectue itérativement de manière à vérifier les conditions de Rankine-Hugoniot stationnaires. Sa structure est exposée dans la dernière partie du mémoire, ainsi que les principaux résultats obtenus.
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Creppy, Adama Kpatagnon. "Analyse expérimentale de la dynamique de nage des spermatozoïdes". Phd thesis, Toulouse, INPT, 2015. http://oatao.univ-toulouse.fr/14477/1/creppy.pdf.
Abstract (sommario):
Les microorganismes présentent des comportements collectifs qui émergent des interactions qui se produisent à l’échelle individuelle. Dans le cas des suspensions concentrées (fraction volumique > 50%) les effets stériques deviennent dominants. C’est le cas du sperme de bélier sur lequel cette étude a principalement porté. Nous avons étudié certains aspects hydrodynamiques liés à la rhéologie du sperme et à la rhéotaxie. Nous montrons un comportement rhéo-fluidifiant en loi de puissance du liquide séminal reproductible d’un in- dividu à l’autre. Nous avons aussi mis en évidence qu’un contrôle chimique peut fortement affecter le comportement rhéotactique des spermatozoı̈des chez l’ovin et chez l’homme. Nous avons par ailleurs étudié la dynamique collective de la semence confinée dans des chambres d’épaisseur contrôlée en apportant des éclaircissements sur l’origine et la caractérisation du comportement turbulent observé. Nos résultats montrent que certaines caractéristiques de la turbulence bidimensionnelle se manifestent (loi de puissance du spectre d’énergie des vitesses, loi de séparation des traceurs passifs) que nous interprétons comme résultant d’une stratification laminée de l’écoulement par les interactions stériques à forte concentration. Enfin, nous avons développé et breveté un système micro-fluidique dans lequel une mise en rotation spontanée de la semence apparaı̂t. Nous avons analysé ce phénomène et l’avons relié à une transition de phase d’orientation cohérente avec une modélisation de type Self-Organized-Hydrodynamics. De plus nos résultats montrent une bonne corrélation entre la vitesse de rotation et la note de mobilité massale, donnant des perspectives d’applications pour la prédiction de la fertilité à ce dispositif.
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Tingaud, Florian. "Etude expérimentale de l'amélioration de la distribution diphasique dans un échangeur thermique à l'aide d'ultrasons". Thesis, Grenoble, 2012. http://www.theses.fr/2012GRENI096/document.
Abstract (sommario):
Les préoccupations relatives à la consommation de l’énergie et notamment des pertes provoquent une demande d’optimisation toujours plus forte des procédés. La recherche de l’efficacité maximale dans les échangeurs de chaleur est d’autant plus forte lorsque ceux-ci ne fonctionnent pas au régime nominal. L’étude présentée dans ce mémoire se concentre sur une problématique de l’efficacité des échangeurs thermiques : la distribution diphasique. Le but de ce travail a été de montrer la faisabilité d’un dispositif améliorant la répartition des deux phases dans un échangeur à mini canaux. La méthode choisie a été l’introduction d’ultrasons par le biais de générateurs placés dans le distributeur produisant une fontaine. Cette technologie présente l’avantage d’être facilement modulable en ne changeant que la tension d’entrée des appareils. Ceci permet donc de pouvoir adapter le dispositif aux différentes conditions opératoires. Des essais expérimentaux ont été réalisés dans différentes conditions, en changeant notamment le débit de chaque phase. La densité de flux massique a été variée de 60 kg.m-2.s-1 à 450 kg.m-2.s-1 et le titre massique de moins de 1% à plus de 23% en entrée de section d’essais. Les comparaisons entre les différents essais se sont faite par la mesure des débits de chaque phase sortant des canaux. L’introduction des ultrasons a également été étudiée en jouant sur le placement et le nombre des générateurs d’ultrasons. Cette technologie s’est alors montré viable car la distribution diphasique est améliorée dans une grande majorité des cas testés. Des phénomènes intéressant ont même été observés, permettant lors d’une prochaine étude, des approches différentes mais complémentairesConcerns about energy consumption including thermal losses cause a need in greater optimization of the processes. The goal of the maximum efficiency in heat exchangers is even stronger when they do not work at nominal conditions. The study presented in this paper focuses on the two-phase flow distribution problematic. The aim of this work was to demonstrate the feasibility of a device that can improve the distribution of the two phases in a mini-channel heat exchanger. The method chosen was the introduction of ultrasound through generators placed in the distributor where they can produce an ultrasonic fountain. This technology has the advantage of being easily adjustable by changing the input voltage of the devices. This therefore allows the device to adapt to different operating conditions. Experimental tests have been done under different conditions, in particular by changing the flow rate of each phase. The mass flow density was varied from 60 kg.m-2.s-1 to 450 kg.m-2.s-1 and the mass quality of less than 1% to over 23% at the tests section inlet. Comparisons between different tests were made by measuring flow rates of each phase at the outlet of the channels. The introduction of ultrasound was also studied by varying the placement and number of the generators of ultrasound. This technology has been shown as viable two-phase distribution enhancement in a majority of cases tested. Interesting phenomena were even observed, which allows, for a future study, different but complementary approaches