Letteratura scientifica selezionata sul tema "Transitions d'écoulement"

Pour comprendre les mécanismes de déstabilisation, d'arrêt et de coexistence des phases statiques (solide) et coulantes (liquide), nous réalisons expériences et simulations numériques d'empilements granulaires modèles. Trois sujets ont été abordés au cours de cette thèse.
L'étude expérimentale de la transition d arrêt d'un empilement après un écoulement de surface met en évidence l'existence de relaxations de durée bien supérieure au temps de relaxation d'un grain sous l'action de son poids. Celle-ci est constituée de phases de relaxation et de réactivations liées à des déplacements corrélés des grains, prises en compte dans un modèle statistique.
L'étude numérique d'un empilement incliné en deçà de l'angle d'avalanche met en évidence l'influence du domaine métastable –au-delà de l'angle de repos– sur ses propriétés hystérétiques au cours de cycles quasi-statiques. Le réseau des contacts faibles est très affecté par le passage dans le domaine métastable. Les corrélations entre micro-structure, contrainte et déformation sont discutées.
Enfin, l'expérience d'un écoulement non confiné sur plan incliné permet d'étudier la loi d'écoulement dans le cas de la coexistence solide-liquide. Les caractéristiques s´electionnées par l'écoulement (épaisseur, largeur, vitesse) évoluent lentement avec le temps. La prise en compte de l'existence d'une couche basale statique permet de retrouver la corrélation entre épaisseur coulante et vitesse, comme pour un écoulement confiné, et de prédire la morphologie des dépôts (présence ou non de levées).

L'extraction sous-marine du pétrole inclut le transport d'émulsions eau-dans-huile (E/H) concentrées, stabilisées par des tensioactifs naturellement solubles dans le pétrole, et transporté dans des pipelines horizontaux sur de longues distances, jusqu'à 50 km. En raison de ces longs séjours, les configurations d'écoulement sont susceptibles de passer d'un état entièrement stratifié à un état entièrement dispersé ou vice-versa. Ces transitions sont induites par des processus tels que la sédimentation, la migration induite par le cisaillement et la coalescence. Ces processus sont influencés par les propriétés du liquide et de l'interface, la concentration de la phase dispersée, les régimes d'écoulement et la taille des gouttes. Cette thèse porte sur les écoulements horizontaux d'émulsions E/H concentrées.Des méthodes et des appareils expérimentaux uniques sont conçus pour visualiser localement l'écoulement de ces émulsions. En introduisant divers composants dans l'eau et dans une huile alcane, l’indice de réfraction entre les deux phases est ajusté, tout en contrôlant la différence de densité. Ce contrôle permet d'étudier l'interaction entre les forces de flottabilité et hydrodynamiques, ce qui est primordial pour étudier la migration des particules dans ces écoulements. Les profils de vitesse sont obtenus par Particle Image Velocimetry (PIV) en introduisant des particules fluorescentes dans la phase huile, tandis que la topologie des phases est obtenue en ajoutant un fluorophore à l'intérieur de la phase huile également. Des expériences en lit statique sont faites, fournissant des résultats concernant la métastabilité des émulsions E/H sur de longues périodes, où seule la gravité contrôle le processus de coalescence. Les expériences en écoulement cisaillés sont réalisées dans un Couette Plan Annulaire représentant un écoulement Couette plan courbé sur lui-même. Cette géométrie est choisie pour sa périodicité et sa capacité à présenter un plan de cisaillement vertical dans la même direction que la gravité.L'étude de la transition entre les écoulements stratifiés-dispersés et les écoulements pleinement dispersés a permis de mettre en évidence différents régimes. Ces régimes sont : le régime d’expansion, à vagues, d’éjections et pleinement dispersé. A partir d'un lit d'émulsion au repos, la vitesse de rotation du rotor est augmentée jusqu’à atteindre l’écoulement pleinement dispersé. A faible cisaillement, le lit s’expand jusqu'à atteindre une hauteur d'équilibre. Aux cisaillements moyens, le lit est déstabilisé et des vagues d'émulsion se forment dans la direction azimutale. À cisaillement élevés, les vagues sont fortement déformées, isolant les gouttelettes d'eau de leur amas d'émulsion à viscosité élevée. Cela conduit à leur éjection dans les vagues déferlantes, vidant progressivement le lit d'émulsion. Enfin, le régime de dispersion totale est atteint lorsque le lit d'émulsion a entièrement disparu. Dans ce régime, la migration des gouttelettes est contrôlée par la diffusion induite par cisaillement. Il est démontré que les transitions entre chaque régime dépendent d'un seul nombre de Froude critique.La métastabilité de ces émulsions E/H concentrées est également étudiée en comparant les résultats des expériences en statique aux écoulement cisaillés. Ces résultats ont montré que dans des conditions statiques, l'émulsion E/H est hautement métastable, alors que dans des écoulements cisaillés, la même couche E/H a coalescé jusqu'à la formation d'une couche entièrement continue de phase aqueuse. Cela peut s'expliquer par les caractéristiques uniques de ces émulsions, qui sont stabilisées par des multicouches de micelles de tensioactifs, et ces multicouches sont percées par le taux de cisaillement.Ces connaissances permettront de construire de nouveaux modèles de transport pour le dimensionnement précis d’appareils industriels traitant des écoulements multiphasiques (pompes, mélangeurs, séparateurs de phase...)
The subsea extraction of petroleum encompasses the transport of concentrated water-in-oil (W/O) emulsions, stabilized by natural oil-soluble surfactants, like asphaltenes, acids and alcohols, in horizontal pipelines over long distances, up to 50 km. Due to these long residence times, flow configurations are liable to change from fully-stratified to fully-dispersed or vice-versa, including an intermediate stratified-dispersed state. These transitions are driven by processes such as sedimentation, shear-induced migration and coalescence. These processes are influenced by liquid and interface properties, dispersed-phase concentration, flow regimes, and drop size. This Phd focuses on horizontal flows of concentrated W/O emulsions.Unique experimental methods and apparatuses are designed in order to locally visualize the flow of such emulsions. By introducing various components in water and in an alkane oil, refractive index matching is achieved between both phases, while controlling the density difference. The control of density difference allows for the study of the interplay between buoyancy and hydrodynamic forces, which is primordial to study particle migration in dispersed-phase flows. Velocity profiles are obtained with Particle Image Velocimetry by introducing fluorescent particles in the oil phase while phase topologies are obtained with adding a fluorophore inside the oil phase as well.Static-bed experiments are carried out in a static-bed apparatus, providing results regarding the metastability of W/O emulsions over long-time periods, where only gravity controls the coalescence process. Shear-flow experiments are performed in an Annular Plane Couette device, representing a plane Couette curved around itself. This geometry is selected for its periodicity and its ability to present a vertical plane of shear in the same direction as gravity.By studying the transition from stratified-dispersed to fully-dispersed flows, different regimes have been highlighted. These regimes are : the bed-expansion, the wavy, the drop-ejection and the fully-dispersed regime. Starting from an emulsion bed left at rest at the bottom of the APC channel, the rotation speed of the top annular lid is increase, up until the fully-dispersed regime. At low shear rates, the emulsion bed expands until it reaches an equilibrium height. At medium shear rates, the emulsion bed is destabilized and emulsion waves are formed along the azimuthal direction, which statistics have been computed with a wave detection algorithm. At high shear rates, the waves are highly deformed, isolating water droplets, surfing atop of waves, from their emulsion cluster and its high viscosity. This leads to their ejection in breaking waves, which gradually depletes the emulsion bed. Finally, the fully-dispersed regime is reached when the emulsion bed has dissapeared and the entire channel is filled with water droplets. In this regime, the migration of droplets is controlled by shear-induced diffusion. The transitions between each regime are shown to be dependent on a single critical Froude number, from low values to high values of this dimensionless parameter.The metastability of these concentrated W/O emulsions are also studied by comparing the results between static-flow and shear-flow experiments. These results showed that in static conditions, the W/O emulsion is highly metastable (no coalescence over few months of observations), while in shear flows, the same W/O layer coalesced up until a fully-continuous layer of water phase is formed. This may be explained by the unique characteristics of such emulsions, which are stabilized by multilayer of surfactant micelles, and these multilayers are pierced by the shear rate.This knowledge will help to build new transport models for accurate sizing of industrial devices dealing with two-phase flow of emulsions (pumps, mixers, phase separators …)

La rhéologie et les lois de comportement des écoulements granulaires font l'objet de nombreuses recherches, aussi bien expérimentales que théoriques. Des études d'écoulements continus de billes en tambour tournant ont mis en évidence que le gradient de vitesse dans la zone à écoulement libre est constant. Nous avons testé expérimentalement la validité de cette expression du gradient de vitesse pour des gammes de paramètres de fonctionnement beaucoup plus larges que celles utilisées jusqu'à présent. Pour de faibles vitesses de rotation du tambour, nous avons montré que les angles d'avalanche et de repos peuvent être homothétiques dans la mesure où les particules sont comparables en terme distribution granulométrique et de morphologie. A plus forte vitesse de rotation, des mesures systématiques d'épaisseur de zone d'écoulement et d'angle d'écoulement ont permis de mettre en évidence différentes transitions de régime. Quand la taille des particules d est grande par rapport à la taille du tambour D (rapport D/d faible), on constate que l'épaisseur de la zone d'écoulement sature à environ 1/3 du rayon du tambour. Dans ce cas, une augmentation de la vitesse de rotation du tambour est accommodée par une augmentation du gradient de vitesse. Dans des systèmes à rapport D/d élevé, on constate que c'est la vitesse maximale des particules à la surface libre qui sature avant l'épaisseur en écoulement. Dans ces conditions, une augmentation de la vitesse de rotation du tambour est accommodée par une augmentation de l'épaisseur, ce qui entraîne une réduction du gradient de vitesse. Ainsi les limites du domaine de validité d'un gradient de vitesse constant ont été définies : la relation est valable tant que ni l'épaisseur en écoulement ni la vitesse maximale des particules ne saturent. Enfin, dans une dernière partie, des expériences de ségrégation ont été réalisées dans le but de mettre en rapport les épaisseurs en écoulement et les vitesses de ségrégation de grosses billes de verre placées dans un milieu de petites billes de même densité.

Les instabilités hydrodynamiques en cavité chauffée latéralement jouent un rôle important dans certains processus de fabrication de matériaux tels que le procédé de Bridgman horizontal. En effet, le fluide (métal liquide qui va se solidifier) est le siège d’une circulation thermoconvective due à l’existence d’un gradient de température horizontal qui est susceptible de devenir instationnaire via des instabilités oscillatoires. La connaissance et la maîtrise de ces instabilités sont donc primordiales afin de pouvoir améliorer la qualité des cristaux obtenus par cette technique. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés en premier aux instabilités affectant la circulation convective dans une cavité tridimensionnelle de dimensions 4×2×1. (longueur × largeur × hauteur). Grâce aux techniques numériques de continuation, nous avons pu obtenir les solutions stationnaires et oscillatoires, ainsi que leur stabilité, jusqu’à l’apparition de la quasi-périodicité en fonction du nombre de Grashof Gr et pour un nombre de Prandtl allant de 0 à 0,025. Ensuite, pour un éventuel contrôle des instabilités, nous nous sommes intéressés aux effets induits par la rotation de la cavité. Nous avons tout d’abord considéré un modèle monodimensionnel que nous avons développé durant cette thèse. Ce modèle analytique, bien que simplifié, est en très bon accord avec les observations en dynamique des écoulements atmosphériques (déviation des masses fluides vers la droite de la composante de vitesse dominante et vents thermiques). La stabilité linéaire de cet écoulement est ensuite effectuée en fonction du taux de rotation donné par le nombre de Taylor et du nombre de Grashof pour un nombre de Prandtl allant de 0 à 10. Nous avons pu montrer à travers ce modèle que la rotation possède un caractère stabilisant vis-à-vis de ce type d’écoulement. Enfin, nous nous sommes focalisés sur les effets de la rotation sur l’écoulement pleinement tridimensionnel dans la cavité de dimensions 4×2×1. Nous avons mis en évidence deux régimes d’écoulements : un régime dominé par la convection, où la circulation du fluide est déviée par la rotation dans la diagonale de la cavité, et un deuxième régime dominé par la rotation où la circulation du fluide est concentrée dans les couches limites dites d’Ekman et de Stewartson. Un très bon accord est observé entre le modèle analytique simplifié et la simulation numérique tridimensionnelle
Hydrodynamic instabilities in laterally heated cavities play an important role in some material processing techniques such as the horizontal Bridgman process. Indeed, the fluid (liquid metal to be solidified) is the seat of a thermoconvective circulation due to the existence of a horizontal temperature gradient which is likely to become unsteady via oscillatory instabilities. The knowledge and the control of these instabilities are thus essential in order to be able to improve the quality of the crystals obtained by this technique. In this thesis, we are first interested in the instabilities of the convective circulation in a three-dimensional cavity of dimensions 4×2×1 (length × width × height). Thanks to the numerical continuation techniques, we were able to obtain the stationary and oscillatory solutions, as well as their stability, until the appearance of the quasi-periodicity according to the Grashof number Gr and for a Prandtl number Pr ranging from 0 to 0.025.Then, the effects induced by a rotation of the cavity around the vertical axis parallel to gravity (for a possible control of the instabilities) are studied and a one-dimensional model developed during this thesis was first considered. This analytical model, although simplified, is in very good agreement with the observations of the atmospheric flows (deviation of the fluid masses towards the right of the component of the dominant velocity and thermal winds). The linear stability of this flow as well as an energy analysis at the thresholds are then performed as a function of the rotation rate given by the Taylor number Ta and the Grashof number Gr for a Prandtl number Pr ranging from 0 to 10. Through this model, we have been able to show that the rotation has a stabilizing effect on this type of flow.We finally focused on the effects of this type of rotation on the steady fully threedimensional flow observed in the cavity 4×2×1 at low Grashof numbers.We have highlighted two flow regimes: a regime dominated by convection where the fluid circulation, deviated by the rotation, occurs in the diagonal of the cavity, and a second regime dominated by rotation where the fluid circulation is concentrated in the so-called Ekman and Stewartson boundary layers. A very good agreement is observed between the simplified analytical model and the three-dimensional numerical simulation

Les instabilités hydrodynamiques en cavité chauffée latéralement jouent un rôle important dans certains processus de fabrication de matériaux tels que le procédé de Bridgman horizontal. En effet, le fluide (métal liquide qui va se solidifier) est le siège d’une circulation thermoconvective due à l’existence d’un gradient de température horizontal qui est susceptible de devenir instationnaire via des instabilités oscillatoires. La connaissance et la maîtrise de ces instabilités sont donc primordiales afin de pouvoir améliorer la qualité des cristaux obtenus par cette technique. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés en premier aux instabilités affectant la circulation convective dans une cavité tridimensionnelle de dimensions 4×2×1. (longueur × largeur × hauteur). Grâce aux techniques numériques de continuation, nous avons pu obtenir les solutions stationnaires et oscillatoires, ainsi que leur stabilité, jusqu’à l’apparition de la quasi-périodicité en fonction du nombre de Grashof Gr et pour un nombre de Prandtl allant de 0 à 0,025. Ensuite, pour un éventuel contrôle des instabilités, nous nous sommes intéressés aux effets induits par la rotation de la cavité. Nous avons tout d’abord considéré un modèle monodimensionnel que nous avons développé durant cette thèse. Ce modèle analytique, bien que simplifié, est en très bon accord avec les observations en dynamique des écoulements atmosphériques (déviation des masses fluides vers la droite de la composante de vitesse dominante et vents thermiques). La stabilité linéaire de cet écoulement est ensuite effectuée en fonction du taux de rotation donné par le nombre de Taylor et du nombre de Grashof pour un nombre de Prandtl allant de 0 à 10. Nous avons pu montrer à travers ce modèle que la rotation possède un caractère stabilisant vis-à-vis de ce type d’écoulement. Enfin, nous nous sommes focalisés sur les effets de la rotation sur l’écoulement pleinement tridimensionnel dans la cavité de dimensions 4×2×1. Nous avons mis en évidence deux régimes d’écoulements : un régime dominé par la convection, où la circulation du fluide est déviée par la rotation dans la diagonale de la cavité, et un deuxième régime dominé par la rotation où la circulation du fluide est concentrée dans les couches limites dites d’Ekman et de Stewartson. Un très bon accord est observé entre le modèle analytique simplifié et la simulation numérique tridimensionnelle
Hydrodynamic instabilities in laterally heated cavities play an important role in some material processing techniques such as the horizontal Bridgman process. Indeed, the fluid (liquid metal to be solidified) is the seat of a thermoconvective circulation due to the existence of a horizontal temperature gradient which is likely to become unsteady via oscillatory instabilities. The knowledge and the control of these instabilities are thus essential in order to be able to improve the quality of the crystals obtained by this technique. In this thesis, we are first interested in the instabilities of the convective circulation in a three-dimensional cavity of dimensions 4×2×1 (length × width × height). Thanks to the numerical continuation techniques, we were able to obtain the stationary and oscillatory solutions, as well as their stability, until the appearance of the quasi-periodicity according to the Grashof number Gr and for a Prandtl number Pr ranging from 0 to 0.025.Then, the effects induced by a rotation of the cavity around the vertical axis parallel to gravity (for a possible control of the instabilities) are studied and a one-dimensional model developed during this thesis was first considered. This analytical model, although simplified, is in very good agreement with the observations of the atmospheric flows (deviation of the fluid masses towards the right of the component of the dominant velocity and thermal winds). The linear stability of this flow as well as an energy analysis at the thresholds are then performed as a function of the rotation rate given by the Taylor number Ta and the Grashof number Gr for a Prandtl number Pr ranging from 0 to 10. Through this model, we have been able to show that the rotation has a stabilizing effect on this type of flow.We finally focused on the effects of this type of rotation on the steady fully threedimensional flow observed in the cavity 4×2×1 at low Grashof numbers.We have highlighted two flow regimes: a regime dominated by convection where the fluid circulation, deviated by the rotation, occurs in the diagonal of the cavity, and a second regime dominated by rotation where the fluid circulation is concentrated in the so-called Ekman and Stewartson boundary layers. A very good agreement is observed between the simplified analytical model and the three-dimensional numerical simulation

Les systèmes amorphes "mous", loin de leur transition vitreuse, comprennent les verres colloïdaux de hautefraction volumique, les émulsions concentrées, les mousses, etc...L’échelle de temps pour leur relaxationmicroscopique est divergente, et ils ne se mettent en écoulement que lorsque la contraint appliquée estsuffisamment grande. Cette transition dynamique d’un état apparemment solide à un état apparemmentliquide, suivant la contrainte imposée, est appelé transition d’écoulement. Cette transition est étudiéedans cette thèse par l’intermédiaire d’une modélisation mésoscopique, basé sur un modèle d’élémentsélasto-plastiques en interaction.Après une brève introduction à la transition vitreuse et aux systèmes réels supposés être décrit parle modèle élast-plastique, une formulation du modèle différente de celle qui est habituellement présentéedans la littérature est introduite, pour à la fois incorporer les protocole à taux de cisaillement fixé et leprotocole à contraint fixée. A travers des approximations, un modèle mésoscopique de type champ-moyen(à l’origine décrit par Hébraud et Lequeux) est déduit à partir du modèle elasto-plastique qui contient lesinformations spatiales.En appliquant le protocole à taux de cisaillement fixé, le transition d’écoulement est dans un premiertemps étudiée à travers la dépendance de la statistique des avalanches (chutes de contrainte) en taux decisaillement. Une transition d’un comportement de champ moyen à un comportement corrélé est observéen variant le taux de cisaillement. Les lois d’échelle observées dans la limite des petits taux de cisaillementsupportent l’idée que la transition d’écoulement appartient à une certaine classe d’universalité de transitiondynamique. L’étude de la symétrie de la forme moyenne des chutes de contrainte en fonction de leur durée,de la taille de système et du taux de cisaillement appliqué, conduit à l’interprétation que les chutes decontrainte résultent d’une superposition d’avalanches individuelles possédant une longueur coopérative etun temps coopératif.En étudiant les fluctuations de contrainte macroscopique, la longueur coopérative l_c est identifiéepar un crossover en taille de système en-dessous de laquelle le loi d’échelle avec la taille de système1/L^d impliquée par la théorème de limite centrale, ne fonctionne plus. En complément, une échelle detemps de saturation T_c est trouvé dans le séries temporaire de taux de cisaillement plastique, tempsen-dessous duquel la dynamique de la contrainte peut être décrite par un mouvement Brownien. Le tempsde saturation, pour les systèmes de taille plus petit que l_c obéit à une loi d’échelle avec la taille de systèmeT_c~(l_c)^z. Cette dernière peut être interprétée comme la loi d’échelle entre la longueur coopérative et letemps coopératif des avalanches individuelles.En appliquant le protocole de contrainte imposée, la transition d’écoulement est étudiée en simulantdes expériences de fluage sur les systèmes amorphes. Les modèles mésoscopiques (le modèle elasto-plastiqueet le modèle champ moyen de Hébraud-Lequeux) sont capables de reproduire la réponse du taux decisaillement macroscopique pour une contrainte imposée légèrement au-dessus de la contrainte, et ceciqualitativement en accord avec les expériences. A travers cette étude, il apparaît que le condition initialeinfluence significativement le comportement de fluage des systèmes amorphes
Amorphous systems deep blow the glass transition, as well as colloidal glasses at high packing fractions,concentrated emulsions, foam systems, etc. exhibit divergent microscopic relaxation time scales and flowonly upon a large enough external loading. This dynamical phase transition of amorphous systems fromthe apparent solid state to the apparent liquid state mediated by the external loading, is called theyielding transition. This transition is studied throughout this thesis by a mesoscopic modeling approach,specifically versions of the so-called elasto-plastic model.After introducing a general background of the glass transition and experimental systems, that are thetarget of the elasto-plastic model description, a formulation of the elasto-plastic model, slightly differentfrom the conventional ones used in the literature, is introduced for incorporating both the shear ratecontrol and the stress control protocols. It is also shown that the mean-field Hebraud-Lequeux model canbe derived from the spatially resolved elasto-plastic model by assuming some approximations.Using the shear rate control protocol, the yielding transition is firstly probed by studying the shearrate dependence of the avalanche statistics close to criticality. A crossover from a non mean-field behaviorto an apparent mean-field behavior with respect to an increasing shear rate is evidenced. Scaling laws in thezero shear rate limit, support the idea that the yielding transition belongs to a non mean-field universalityclass of a dynamical phase transition. The dependence of the symmetry of the average shape of the stressdrops on the stress drop duration, the system size and the shear rate, leads to the interpretation that stressdrops at finite shear rates result from the superposition of individual avalanches possessing a cooperativelength and time scale.By studying the macroscopic stress fluctuation, the cooperative length scale l_c is identified as thecrossover size below which the scaling relation with the system size 1/L^d implied by the central limittheorem breaks down. Further a saturation time scale T_c can be defined in the analysis of the timeseries of macroscopic plastic strain rate. Below this time scale one observes the manifestation of Browniandynamics. The saturation time for systems of sizes smaller than the cooperative length l_c scales withthe system size as a power law T_c~(l_c)^z, which can be interpreted as the scaling relation between thecooperative time and the cooperative length of individual avalanches.Further using the stress controlled protocol, the yielding transition is studied by simulating typical creep experiments of the amorphous systems. The mesoscopic models (the elasto-plastic model aswell as the mean-field Hébraud-Lequeux model) are shown to be capable to reproduce the response ofthe macroscopic shear rate to an imposed stress slightly above the yielding point in qualitatively goodagreement with several experiments. Within the mesoscopic modeling approach, the results reveal thatthe creep behavior depends strongly on the initial condition of the amorphous system submitted to creepexperiments

Le décrochage est un phénomène aérodynamique instationnaire susceptible d'apparaître sur de nombreux profils aérodynamiques. Il résulte d'un décollement important de l'écoulement vis-à-vis de la paroi de l'aile et dégrade considérablement les performances de vol. Sur certains profils de pales d'hélicoptères, d'éoliennes ou de rotors, ce phénomène se produit dans des conditions d'utilisation normales et justifie la recherche de méthodes de modélisation accessibles industriellement. Le décrochage est initié au bord d'attaque par l'apparition d'une petite région de recirculation de fluide appelée bulbe de décollement laminaire où l'écoulement transitionne de l'état laminaire vers l'état turbulent. Ce phénomène encore mal connu met en jeu transition et écoulements hors équilibre auxquels les outils de modélisation RANS habituellement employés ne sont pas adaptés. Dans cette étude, un bulbe transitionnel typique d'un écoulement de bord d'attaque de pale d'hélicoptère (profil OA209 à un nombre de Reynolds Rec∞=1.8x106 et 15° d'incidence) est isolé sur une plaque plane. Une simulation DNS de cet écoulement est réalisée à l'aide du logiciel FUNk de l'ONERA afin de servir de base de données pour l'amélioration des modèles RANS. L'évolution des bilans de l'équation de transport de l'énergie cinétique turbulente ainsi que les principales hypothèses RANS (isotropie de la turbulence, Boussinesq, équilibre production/dissipation) sont analysées. Une étude des principaux modèles RANS développés dans le logiciel elsA de l'ONERA est ensuite réalisée en pondérant les grandeurs turbulentes par une fonction de transition reproduisant l'intermittence de la turbulence. Le modèle k-ω de Wilcox couplé à une fonction de transition optimisée a donné les résultats les plus proches de la DNS et a donc été l'objet d'une analyse plus approfondie, notamment une évaluation des principales équations bilans et une application de ce modèle et de sa méthode de transition à un cas de transition naturelle de plaque plane.

Dans les ecoulements internes de gaz et de liquide, les interactions entre les vagues, le courant moyen et la turbulence sont a l'origine d'ecoulements secondaires comme l'ont montre des travaux precedents, dont les principaux resultats sont rappeles dans une revue bibliographique. Les resultats d'experiences en canal rectangulaire et circulaire sont presentes: ils concernent la determination des champs moyens de vitesse et des composantes du tenseur de reynolds dans chaque phase et la caracterisation du champ de vagues. Ils permettent de preciser les conditions d'apparition des ecoulements secondaires. Une base de donnees complete pour le canal rectangulaire est ainsi obtenue sur laquelle s'appuient les essais de modelisation numerique. Dans le gaz, la generation des ecoulements secondaires est controlee par l'anisotropie de la turbulence due aux variations transversales de la rugosite interfaciale provoquee par la refraction du champ de vague: une fermeture algebrique au second ordre du tenseur de reynolds permet de rendre compte de maniere satisfaisante de l'organisation tridimensionnelle de l'ecoulement du gaz si la distribution de rugosite est donnee. Dans le liquide, une procedure de moyenne de phase permet de separer fluctuations orbitales et turbulentes: les termes d'interaction responsables de la generation de la vorticite moyenne longitudinale sont mis explicitement en evidence. Avec une fermeture au premier ordre des contraintes turbulentes et un couplage a l'ecoulement de gaz par le frottement interfacial, le modele de la phase liquide est valide de facon satisfaisante. On dispose ainsi d'un modele couple de gaz et de liquide qui predetermine l'ecoulement a phases separees, si les caracteristiques des vagues sont connues