Rozprawy doktorskie na temat „Interaction choc”
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Duquesne, Nathalie. "Modélisation et simulation numérique d'une interaction choc-choc tridimensionnelle en écoulement hypersonique turbulent". Poitiers, 1995. http://www.theses.fr/1995POIT2340.
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Cette etude a ete consacree a la modelisation et a la simulation numerique d'une interaction choc-choc tridimensionnelle dans un ecoulement de gaz parfait en regime laminaire et turbulent. La configuration retenue afin de modeliser cette interaction est constituee d'un cylindre en fleche soumis a l'interaction d'un choc oblique induit par un diedre place au meme angle de fleche. Les positions relatives du diedre et du cylindre ont ete choisies de facon a obtenir une interaction de type iv dans la classification de edney, interaction generalement associee aux flux de chaleur les plus importants. Les equations de navier-stokes moyennees sont fermees par le modele algebrique de baldwin-lomax et par les differents modeles ( - ) bas-reynolds de chien, hoffmann, jones-launder et zhang. La methode numerique utilisee repose sur une formulation de type volumes finis definie sur des maillages structures. Les termes non visqueux sont traites au moyen d'un schema tvd symetrique de yee et les termes visqueux sont discretises par un schema aux differences finies centre du second ordre. Les experiences realisees sur cette configuration a un nombre de mach de 7. 14 ont indique un etat laminaire de l'ecoulement sur le cylindre seul, et turbulent dans le cas de l'interaction. Neanmoins un etat turbulent de l'ecoulement sur le cylindre seul a pu etre obtenu en placant normalement a la ligne d'attachement un fil de declenchement. Pour ce cas, les resultats numeriques et experimentaux ont ete en tres bon accord pour la majorite des modeles. De plus larges differences ont ete relevees dans le cas de l'interaction, la localisation du pic principal de flux a ete correctement predite par le calcul, en revanche, la valeur du pic de flux semble etre sur-estimee
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Aymer, de la Chevalerie Dominique. "Interaction onde de choc-couche limite modélisation et calcul". Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37595581g.
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MNIF, MAHER. "Interaction de deux ondes de choc pour une loi de conservation". Paris 11, 1994. http://www.theses.fr/1994PA112032.
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Pour le probleme de riemann associe a une loi de conservation scalaire hyperbolique d'ordre deux avec donnees initiales h#s de part et d'autre d'une hypersurface s#0, on demontre l'existence et la stabilite de deux ondes de chocs issues de s#0. Avec une transformation d'hodographe partielle speciale, ce probleme se ramene a l'etude d'un probleme de goursat scalaire quasi lineaire hyperbolique, pour lequel l'existence et la stabilite d'une solution sont prouvees par un schema iteratif lineaire. L'estimation d'energie est obtenue par la methode de garding qui repose sur un choix convenable de multiplicateurs. L'etude de l'interaction de deux chocs releve des memes techniques et se ramene a un probleme de goursat
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Raimbaud, Quentin. "Interaction entre une onde de choc et un film de savon". Thesis, Rennes 1, 2019. http://www.theses.fr/2019REN1S103.
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De nombreux travaux ont permis de montrer que les mousses ont la capacité d’atténuer fortement les effets des ondes de choc. Cependant, bien que de nombreuses théories aient été proposées, les mécanismes physiques à l’origine de cette atténuation restent majoritairement inconnus. Dans le cadre de cette thèse, afin de simplifier problème, nous avons décidé d’étudier en particulier l’interaction entre une onde de choc et l’un des composants élémentaires de la mousse : le film de savon. Pour cela, nous avons dimensionné et fabriqué un tube à choc modulaire qui nous permet de générer des ondes de choc avec différents profils de pression et de les faire interagir avec de nombreuses configurations de films de savon. Nous avons commencé par étudier l’accélération d’un film de savon impacté par une onde de choc parallèle au film. Nous avons observé la réflexion et la transmission de l’onde de choc incidente et étudié le mouvement du film afin de déterminer son temps d’accélération et sa vitesse terminale. Nous avons ensuite étudié l’effet des gradients d’épaisseur dans le film lors de la phase d’accélération . Nous avons développé un modèle permettant d’expliquer les différences comment ces gradients influencent la rupture du film.Pour finir, nous avons étudié l’interaction entre une onde de choc et un film, si celui ci n’est pas parallèle au choc. Nous avons alors observé l’apparition d’une instabilité de Kelvin-Helmholtz sur le film avant sa ruptureNumerous works have proven that liquid foams significantly attenuate shockwaves. However, even though many theories have been developed, the underlying mechanisms behind this attenuation remains mostly unknown. For the sake of simplicity, we studied the interaction between shockwaves and one of the base elements of foam: foam films. To generate the shockwaves we needed, we created a modular shocktube that allows us to modify both the shape of the pressure signal and the orientation of the films. We started by studying the acceleration of a single foam film impacted by a parallel shockwave. We observed the reflexion and transmission of the shockwave and the movement of the film, which allowed us to get the film’s acceleration time and terminal velocity. We then studied the effects of thickness gradients within the film during the acceleration phase. We developed a model to explain how these gradients affect the breaking of the films. Finally, we studied the interaction between a shockwave and a film, when the two are not parallel to each other. We observed the development of a Kelvin-Helmholtz instability in the film before its rupture
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HADDAD, Christian. "Instationnarités, mouvements d'onde de choc et tourbillons à grandes échelles dans une interaction onde de choc / couche limite avec décollement". Phd thesis, Université de Provence - Aix-Marseille I, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008394.
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Une étude expérimentale a été effectuée sur une configuration d'interaction à Mach 2.3 entre un choc incident et une couche limite turbulente (réflexion de choc oblique sur paroi plane) engendrant un décollement suivi d'un recollement, en vue de comprendre les phénomènes physiques mis en jeu dans ce type d'interaction : apparition et entretien de basses fréquences. Pour cela, l'organisation spatiale et temporelle de cet écoulement a été examinée pour différents angles de déflexion du générateur de choc (de 7 à 9.5°). Les données en paroi ou en champ en un ou plusieurs points proviennent de mesures effectuées à l'aide de capteurs de pression ou par anémométrie à fil chaud. L'analyse de ces données a permis de caractériser les différentes zones : le choc réfléchi instationnaire est animé d'un mouvement basse fréquence, avec des longueurs d'excursion variant d'une à deux fois l'épaisseur de couche limite initiale, cette longueur s'atténuant à l'extérieur de la couche. La construction d'une fréquence adimensionnelle associée aux oscillations basses fréquences du choc réfléchi (nombre de Strouhal) a permis de regrouper l'ensemble des résultats ainsi que ceux obtenus dans la littérature pour d'autres configurations d'interaction. Le décollement présente de grandes similitudes avec les décollements subsoniques, avec toutefois certaines spécificités propres à la compressibilité de notre écoulement. L'étude des connexions entre le choc réfléchi instationnaire et le décollement ont permis de revisiter les mécanismes proposés dans des configurations d'interaction différentes qui expliquent la nature de ces liaisons. Par ailleurs, l'organisation transversale du décollement a été explorée à l'aide de mesures effectuées par Vélocimétrie par Images de Particules (PIV) et a mis en évidence, pour les décollements les plus intenses, deux tourbillons contra-rotatifs de type trombe se développant au cœur de la zone de recirculation et dont les fréquences de rotation moyennes déterminées en paroi sont voisines de celles du choc réfléchi.
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Haddad, Christian. "Instationnarités, mouvements d'onde de choc et tourbillons à grandes échelles dans une interaction onde de choc / couche limite avec décollement". Aix-Marseille 1, 2005. http://www.theses.fr/2005AIX11003.
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Une étude expérimentale effectuée à Mach 2. 3 dans une interaction choc oblique-couche limite turbulente avec décollement pour plusieurs angles de déflexion de l'écoulement a permis de caractériser différentes régions en termes d'échelles de temps et d'espace : le choc réfléchi instationnaire oscillant à basse fréquence sur des longueurs d'excursion variant en paroi d'une à deux fois l'épaisseur de couche limite et une fréquence adimensionnelle associée regroupant les résultats et ceux obtenus dans d'autres configurations d'interaction. Le décollement présente de fortes similitudes avec les décollements subsoniques, avec certaines spécificités de compressibilité. L'étude des connexions entre le choc instationnaire et le décollement a permis de revisiter les mécanismes proposés dans la littérature. L'organisation transversale du décollement a révélé à l'aide de mesures PIV, deux tourbillons trombe contra-rotatifs aux fréquences de rotation voisines de celles caractérisant le choc réfléchi.
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Solakoglu, Erhan. "Modélisation des écoulements compressibles turbulents. Interaction onde de choc/couche limite turbulente". Rouen, 1994. http://www.theses.fr/1994ROUES023.
Pełny tekst źródłaStreszczenie:
Le travail présenté dans ce mémoire est consacré à la modélisation de la turbulence, étudiée dans le cadre particulier de la simulation d'interactions onde de choc/couche limite. Les cas-tests étudiés sont: canal transsonique 2D avec bosse à la paroi, écoulement supersonique 2D sur une marche montante et canal transsonique 3D avec bosse en flèche. Les modèles de turbulence utilisés sont: modèle algébrique de Baldwin-Lomax et modèle k-epsilon de Jones-Launder. Une revue bibliographique fait l'objet du premier chapitre. Le deuxième chapitre développe des équations de Navier-Stokes, moyennées au sens de Favre. Le problème de la fermeture des équations moyennées et les différents modèles de turbulence sont présentés dans le troisième chapitre. Dans le quatrième chapitre, la méthode numérique prédicteur-correcteur de Maccormack, implicite et volumes finis, est détaillée. L'exploitation et l'analyse des résultats numériques constituent le cinquième chapitre. Le dernier chapitre est consacré aux conclusions et perspectives
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Riveiro, Moreno Carmen. "Interaction of shock waves with compliant walls". Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2024. http://www.theses.fr/2024IPPAX011.
Pełny tekst źródłaStreszczenie:
Cette thèse vise à caractériser l'interaction entre une paroi souple et un choc normal transsonique. La topologie et la dynamique de l'écoulement sur une paroi rigide sont d'abord déterminées. En utilisant visualisations strioscopiques et des mesures de pression instationnaires, les différentes échelles temporelles et de longueur impliquées dans l'interaction entre l'onde de choc et la couche limite turbulente sont caractérisées.Une paroi souple est ensuite conçue de manière à ce que ses fréquences naturelles se situent dans le même ordre de grandeur que la gamme de fréquences des oscillations des ondes de choc. De cette manière, la paroi retenue pour l'étude est censée réagir au forçage de l'onde de choc. Le matériau et la géométrie de la paroi souple sont déterminés par des études numériques paramétriques basées sur l'analyse modale ainsi que sur la déformation statique de la paroi souple causée par l'écoulement. Deux parois conformes sont fabriquées, l'une présentant un comportement élastique et l'autre un comportement viscoélastique.L'interaction entre l'onde de choc normale et les parois conformes est caractérisée expérimentalement. Dans les deux cas, plusieurs positions de choc dans la veine d'essais sont étudiées. Dans la configuration de la paroi souple élastique, l'interaction fluide-structure dépend fortement de la position du choc. L'interaction fluide-structure varie d'un régime synchrone de grande amplitude à un régime non synchronisé, en fonction de la position du choc. Le régime synchrone à grande amplitude a été étudié en fonction des fréquences naturelles de la structure. À cette fin, l'épaisseur de la paroi souple et les conditions aux limites ont été modifiées. L'amplitude des oscillations diminue considérablement avec l'augmentation de l'épaisseur. La fixation de la surface inférieure de la paroi élastique n'entraîne aucune interaction fluide-structure. Dans la configuration de la paroi souple viscoélastique, on observe de grandes déformations de la paroi souple sans interaction dynamique fluide-structure. Ce résultat met en évidence la capacité des matériaux viscoélastiques à réagir différemment en fonction de la fréquence du forçage externe : la grande déformation statique de la paroi souple correspond à une structure souple, tandis que sa réponse dynamique est caractéristique d'une structure rigideThis thesis aims to characterize the interaction between a compliant wall and a transonic normal shock. The flow topology and dynamics over a rigid wall is first determined. Using schlieren visualisation and unsteady pressure measurements the different temporal and length scales involved in the shock wave turbulent boundary layer interaction are characterized.A compliant wall is then designed so that its natural frequencies are within the same order of magnitude as the frequency range of the shock oscillations. In that manner, the compliant wall is expected to react to the shock wave forcing. The compliant wall's material and geometry are determined through numerical parametric studies based on modal analysis as well as the static deformation of the compliant wall caused by the flow. Two compliant walls are manufactured, one exhibiting elastic behavior, and the other viscoelastic behavior.The interaction between the normal shock wave and the compliant walls are experimentally characterized. In both cases the shock location is varied. In the elastic compliant wall configuration, the fluid-structure interaction is highly dependent on the shock position. The fluid-structure interaction varies from a large-amplitude synchronized regime to a non-synchronized regime, depending on the shock position. The large-amplitude synchronized regime was studied as a function of the structural natural frequencies. For that purpose, the compliant wall thickness and boundary conditions were modified. With increasing thickness, the amplitude of the oscillations considerably diminishes. Clamping the bottom surface of the elastic compliant wall yields no fluid-structure interaction. On the viscoelastic compliant wall configuration, large deformations of the compliant wall with no dynamic fluid-structure interaction are found. Such a result highlights the capability of viscoelastic materials to react differently depending on the external forcing frequency: the compliant wall's large static deformation corresponds to a soft structure, whereas its dynamic response is characteristic of a rigid one
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Bardy, Simon. "Contrôle et optimisation du test d'adhérence par choc laser sur assemblages collés". Thesis, Paris, ENSAM, 2017. http://www.theses.fr/2017ENAM0061/document.
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La généralisation du procédé d’assemblage par collage au sein des structures aérospatiales, aéronautiques et automobiles est confrontée au besoin d’évaluation non destructive quantitative des assemblages. Le procédé de test d’adhérence par choc laser (LASAT) répond à cette problématique par la sollicitation calibrée des joints collés et l’utilisation de diagnostics non-destructifs pour déterminer l’état résiduel des joints suite à cette sollicitation qui doit décoller les joints faibles et préserver l’intégrité structurelle des assemblages corrects. La détermination des paramètres laser optimaux pour mettre en œuvre ce test d’épreuve non-destructif (ND-LASAT) est réalisée par l’application d’une méthodologie bien définie. Cette dernière implique la caractérisation par une approche expérimentale et numérique de l’assemblage considéré, suivie d’une phase d’optimisation. La diversification des configurations d’interaction-laser matière impliquées dans ces configurations optimisées nécessite de disposer d’outils numériques pour prédire les chargements appliqués aux joints collés. Dans cette étude, le développement et la validation de modèles intégrés dans un code multi-physique répond à ce besoin. Un effort particulier a été porté sur l’évaluation de la précision des chargements simulés. Enfin, la démonstration du procédé ND-LASAT sur trois différents assemblages collés a été réalisée, validant ainsi la méthodologie et la chaine numérique développées dans cette étudeBonding process generalization within aerospace, aeronautical and automotive structures faces the need of quantitative non-destructive evaluation of assemblies. Laser shock adhesion test (LASAT) meets this requirement by applying a calibrated stress to bonded joints and using non-destructive diagnostics to determine the post-shock state of the joint. The calibrated stress must disbond weak joints and keep correct assemblies intact. Optimal laser parameters determination aims at implementing this non-destructive proof test (ND-LASAT). It is achieved through application of a well-defined methodology, which implies the concerned assembly characterization by an experimental and numerical approach, followed by an optimization step. Optimization implies diversification of laser-matter configurations. Use of numerical tools for predicting loadings applied to bonded joints is then required. Models development within a multi-physics code is proposed and validated here to respond to this need. A significant effort has been made for evaluating models’ precision. Experimental demonstration of ND-LASAT process is achieved on three different bonded assemblies, and thus validating both methodology and numerical chain developed in this study
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LACASSIN, GERALD. "Etude d'une interaction tridimensionnelle onde de choc/couche limite turbulente en ecoulement supersonique". Paris 6, 1995. http://www.theses.fr/1995PA066131.
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Cette etude traite de l'interaction tridimensionnelle onde de choc/couche limite turbulente, qui est un phenomene d'un grand interet pratique pour les avions supersoniques. L'interaction est induite par une plaque plane a bord d'attaque arrondi, montee perpendiculairement a la paroi inferieure d'une soufflerie. Les champs de vitesses moyennes et turbulentes sont mesures dans des plans longitudinaux, a l'aide d'explorations par velocimetrie laser tridimensionnelle, completees par des releves de pression parietale, et par des visualisations de lignes de frottement. La structure de chocs en lambda et l'organisation tourbillonnaire de l'ecoulement decolle sont examinees. Les proprietes de la turbulence sont analysees, notamment en relation avec la structure du champ moyen. Le trainage des particules d'ensemencement est evalue au voisinage des chocs. Cette experience est simulee par un code de resolution des equations moyennees en temps de navier-stokes compressibles, associees a un modele de turbulence algebrique de longueur de melange. La methode numerique employee se caracterise par un schema explicite centre avec une approche volumes finis, en maillage structure. Nous analysons l'influence de la distribution de viscosite turbulente sur l'interaction, ainsi que l'independance du calcul vis a vis du maillage. La validite du modele de turbulence est discutee par une confrontation avec certains resultats experimentaux
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Goyon, Clément. "Etude de l'interaction d'un faisceau laser intense avec un plasma long et chaud dans le contexte du schéma d'allumage par choc". Palaiseau, Ecole polytechnique, 2014. https://tel.archives-ouvertes.fr/pastel-01061546/document.
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L'allumage par choc est un schéma de fusion réalisé en attaque directe qui se décompose en deux étapes. La première consiste en une compression de plusieurs nanosecondes à l'aide de faisceaux de quelques 1014 W/cm2 et la seconde en l'utilisation de faisceaux d'intensité supérieure à plusieurs 1015 W/cm2 pour créer un choc convergent déclenchant l'ignition. Le couplage du laser lors de la seconde étape soulève plusieurs questions. En effet, le laser doit traverser un plasma sous critique chaud, de taille millimétrique avant de déposer son énergie et créer le choc. Dans ce domaine mal connu expérimentalement et numériquement, on ne sait pas quelle sera la fraction d'énergie absorbée ou comment vont influer les instabilités paramétriques sur la propagation. Dans ce manuscrit, nous proposons une étude expérimentale de l'interaction d'un faisceau d'intensité comprise entre 2. 1015 W/cm2 et 2. 1016 W/cm2 dans un plasma de l'ordre du millimètre et à une température proche du keV. D'abord, nous présentons les conditions d'interaction dans le plasma coronal. L'instabilité Brillouin est en régime de couplage fort, l'instabilité Raman est en régime cinétique et l'intensité est au-dessus du seuil de filamentation pondéromotrice. Expérimentalement, nous approchons au mieux les conditions hydrodynamiques données par l'étude théorique en utilisant des cibles de mousses et des feuilles minces préformées. Nous présentons les premières mesures résolues en temps des spectres rétrodiffusés du faisceau picoseconde, lissé par une lame de phase aléatoire, ainsi que la distribution d'intensité transmise dans ce type de plasma. Nous mettons en évidence des mesures d'énergie rétrodiffusée par l'instabilité Brillouin pouvant atteindre 60% de l'énergie incidente pour les densités électronique de plasma les plus importantes. L'instabilité Raman n'induit quant à elle, pas de perte d'énergie conséquente. En ce qui concerne la distribution de l'intensité transmise, nous observons un lissage et une augmentation du diamètre de cette dernière par rapport à la tache focale à vide. Enfin nous surlignons l'importance de la prise en compte des instabilités paramétriques quant à la réussite du schéma d'allumage par choc en complétant nos observations avec résultats obtenus pour des impulsions nanoseconde moins intensesShock ignition is an alternative direct-drive scheme for inertial fusion that consists in two steps. The first one is a several nanoseconds long compression with low intensity beams. The second one is a several hundred of picoseconds stage using high intensity beams to create a converging shock leading to ignition. During the second phase, the laser beam goes through a long and hot under-critical plasma. However, the coupling of this intense pulse with the coronal plasma has not been much studied experimentally or numerically. Then, the energy absorbed as well as the role of parametric instabilities regarding reflected or transmitted intensity cannot be predicted. In this PhD dissertation, we describe an experimental study of an intense laser pulse between 2. 1015 W/cm2 and 2. 1016 W/cm2 interacting with millimetric plasma heated close to one keV. We begin with a theoretical description of the interaction conditions in the coronal plasma. Brillouin scattering is in strongly coupled regime, Raman instability is kinetic regime and laser intensity is above ponderomotive filamentation threshold. We recreate these interaction conditions experimentally by means of pre-heated targets which are foams or thin plastic foils. Then, we present the first measurements of time resolved backscattered spectra from the smoothed picosecond beam as well as transmitted intensity distribution through the plasma. We find that Brillouin instability can be responsible for up to 60% reflectivity in plasmas with electronic density close to critical while Raman reflectivity stays at low levels. Transmitted intensity distribution is smoothed by the propagation and its diameter increases compared to the laser focal spot in vacuum. Finally, we discuss interaction measurements in nanosecond regime to highlight the fact that parametric instabilities reduction is essential for shock ignition to be a successful scheme
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Melot, Vincent. "Hydrodynamique instationnaire d'un cylindre sous choc". Phd thesis, Université de Nantes, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00124063.
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Ce travail présente une étude analytique, numérique et expérimentale de l'hydrodynamique d'un cylindre soumis à un choc sinus. L'étude analytique consiste à développer un modèle général permettant de prédire les forces et la répartition de pressions sur le cylindre soumis à un mouvement transitoire quelconque dans un fluide visqueux bidimensionel. La simulation numérique s'attache à la modélisation en maillage mobile d'un cylindre évoluant dans un domaine fluide infini bidimensionel sous le code généraliste STAR-CD. Un dispositif expérimental avec la chaîne de mesure associée est conçu permettant d'imposer différents types de mouvements (choc sinus, mouvement oscillatoire entretenu) à un cylindre baignant dans un bassin. Ces trois approches complémentaires montrent que l'écoulement est régi par deux nombres adimensionnels : le nombre de Stokes, Beta, et le nombre de Keulegan-Carpenter, KC. Beta mesure le rapport entre le temps de diffusion visqueuse et le temps caractéristique du choc et KC le rapport entre le déplacement maximum du corps et son diamètre. Dans le cas où Beta est très grand (fluide parfait), la force sur le cylindre est régie par l'effet inertiel quelque soit KC. A petit KC, la pression est contrôlée uniquement par l'effet inertiel alors que pour des grands KC, un effet d'advection vient s'ajouter. A Beta modéré et pour des petites valeurs de KC, la force et la pression subissent trois effets : un effet d'inertie, d'histoires et de traînée. Pour des grandes valeurs de KC, l'écoulement devient plus riche : des zones dynamiques de vorticité apparaissent. Elles induisent de fortes fluctuations locales de pression sans modifier la force totale. Ce travail se termine par l'étude d'un cas d'interaction fluide-structure où les outils de prédiction et de simulation développés récédemment sont mis en oeuvre. Les phénomènes d'inertie, de trainée et les effets d'histoire apparaissent simultanément et sont couplés avec le mouvement du cylindre.
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Viala, Diego. "Étude de la physique de l'allumage par choc". Electronic Thesis or Diss., Bordeaux, 2024. http://www.theses.fr/2024BORD0127.
Pełny tekst źródłaStreszczenie:
Une décennie d'expériences au "National Ignition Facility" a démontré que la fusion par confinement inertiel constitue une approche crédible pour la production d'énergie, avec des résultats allant au-delà du régime d'allumage. Cependant, l'approche par attaque indirecte se révèle inadéquate pour les implosions à gain élevé et une production d'énergie fiable. L'option d'allumage par attaque directe est privilégiée en raison de ses conceptions de cible plus simples et de son meilleur couplage énergétique. Actuellement, aucune installation laser à l'échelle d'allumage n'est configurée selon l'approche directe standard, posant ainsi un défi à relever. Les expériences intégrées d'allumage par attaque directe se sont principalement concentrées sur la compréhension de la physique à des échelles réduites, dans le but ultime de démontrer la nécessité et la faisabilité de construire une installation laser internationale dédiée à l'attaque directe.Ce manuscrit de thèse présente une étude approfondie sur la validation de codes d'hydrodynamique radiative 3D à l'état de l'art, ainsi que sur la compréhension des bas modes d'éclairement laser et du couplage laser-cible, jouant un rôle crucial dans la fusion par confinement inertiel. L'examen attentif des modèles de CBET revêt une importance capitale dans ce contexte, assurant la précision des simulations et contribuant à la conception des futures installations à attaque directe. De plus, l'investigation de l'homogénéité du laser sur la cible est impérative pour appréhender son impact global sur le systèmeA decade of experiments at the National Ignition Facility has proven that inertial confinement fusion is a credible approach to energy production, with experiments having exceeded the ignition regime. However, the indirect-drive approach is not suited for high gain implosions and reliable energy production. The direct-drive ignition approach is favoured for energy production as it features simpler target designs and couples more energy to them. There are currently no ignition-scale laser facilities configured for the standard direct-drive approach. Integrated direct-drive experiments have mostly been focused on understanding the physics at reduced scales, with the ultimate goal of demonstration of necessity and feasibility of construction of an international direct-drive laser facility.This thesis manuscript presents a study on the validation of state-of-the-art 3D radiative hydrodynamics codes and the understanding of low modes and laser coupling which play crucial roles in the study of inertial fusion energy. Careful examination of CBET models is of paramount importance in this context, ensuring the accuracy of simulations and contributing to the design of future direct-drive facilities. In addition, the investigation of laser homogeneity on target is imperative to understand its overall impact on the system
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Laurent, Henri. "Turbulence d'une interaction onde de choc/couche limite sur une paroi plane adiabatique ou chauffée". Aix-Marseille 2, 1996. http://www.theses.fr/1996AIX22122.
Pełny tekst źródłaStreszczenie:
La description experimentale des champs moyens et plus particulierement des champs turbulents, a ete entreprise pour quatre configurations d'interaction onde de choc / couche limite. Nous avons considere deux couches limites, l'une adiabatique, l'autre soumise a une apport de chaleur parietal, et deux intensites de choc dont la plus forte provoque un decollement de la couche limite. Nous avons determiner empiriquement une longueur d'interaction qui permet de prendre en compte les effets du chauffage parietal pour les champs moyens de vitesse et de temperature dans la zone de relaxation. Les aspect thermiques et spectraux de la turbulence ont ete etudie par anemometrie fil chaud a courant constant. Un apport d'energie, centre sur la frequence moyenne de battement du choc reflechi, est observe sur les repartition spectrales d'energie. Cet effet basse frequence s'attenue lorsqu'on s'ecarte de la paroi ou si l'on s'eloigne de la zone d'interaction. L'impact de ce phenomene est surtout sensible sur les echelles integrales de la turbulence qui sont d'autant plus augmentees que l'interaction est plus importante. Dans nos cas d'etude, ce phenomene ne semble pas preponderant. Au passage du premier choc, un calcul de distorsion rapide conduit a une estimation satisfaisante de l'amplification de la variance de vitesse, malgre cet apport d'energie aux basses frequences. D'autre part, les liens entre les champs turbulents de vitesse et de temperature restent tres forts, ce qui pourrai resulter d'un mecanisme de diffusion a gradient de la temperature par la vitesse a l'aval des interactions.
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Lepecuchel, Lydia. "Interaction de la troisième région hypervariable des molécules HLA-DR avec la protéine de choc thermique HSP73". Aix-Marseille 2, 2002. http://www.theses.fr/2002AIX22048.
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Bekka, Nadir. "Problématique des phénomènes des ondes de choc dans les tuyères supersoniques et leur interaction avec la structure". Electronic Thesis or Diss., Evry-Val d'Essonne, 2014. http://www.theses.fr/2014EVRY0005.
Pełny tekst źródłaStreszczenie:
La problématique des charges latérales dans les tuyères propulsives des moteurs fusées reste un enjeu majeur pour l’industrie aérospatiale. Par ailleurs, le souci d’allègement de la masse d’ensemble du lanceur conduit à concevoir des tuyères de finesse croissante qui à leur tour peuvent poser des problèmes aéroélastiques. En effet, il est bien établi que lors des phases de démarrage et d’extinction des moteurs fusées, la structure interagit avec l’écoulement principal, conduisant ainsi à la génération des effets aéroélastiques qui peuvent amplifier davantage les charges latérales pouvant mettre en péril l’intégrité du propulseur. En considérant cette problématique relevant du domaine multiphysique, le recours aux simulations numériques couplées paraît légitime et indispensable afin d’alléger le plan d’expériences, jugées chères et coûteuses. Cependant, pour des problèmes complexes tels que le calcul couplé pour des tuyères 3D en écoulement turbulent, même avec un déploiement de grands moyens de calcul, le temps nécessaire pour achever ce type de simulation numérique reste exorbitant. Une autre alternative, consiste à modéliser ces effets en utilisant des modèles de stabilité aéroélastiques, relativement simples et permettent de déceler les éventuelles instabilités à moindre coût. Les phénomènes aéroélastiques dans les tuyères fonctionnant en régime de surdétente, sont analysés d’une manière approfondie, à l’aide des modèles de stabilité aéroélastique. Partant du modèle simplifié de Pekkari, de nouveaux modèles de stabilité aéroélastique tenant compte des effets visqueux de l’écoulement ont été proposés. Le couplage entre l’écoulement et la structure est réalisé via la théorie des petites perturbations ou théorie de piston. Il est rendu possible par l’introduction d’un profil de pression plus réaliste en faisant appel à la théorie de l’interaction libre de Chapman pour un écoulement incident uniforme. La formulation ainsi obtenue dont le modèle initial de Pekkari peut être rendu comme un cas particulier, est basée sur le calcul de la longueur d’interaction et en s’appuyant sur la méthode intégrale de Michel pour les couches limites, laminaires ou turbulentes. Des calculs numériques ont été réalisés par un couplage faible entre un code CFD et un code de structure, en utilisant la méthode de transpiration. Cette méthode même limitée aux petits déplacements de la structure (cas linéaire), permet en général la prédiction des instabilités. L’échange de données entre les deux codes, fluide et structure, s’est effectué pour le moment par une simple interface, écrite en Fortran, permettant l’échange dynamique des données. Les résultats issus des différents modèles sont exposés dans un contexte comparatifThe problem of side loads occurring in rocket engine nozzles remains a major issue for the aerospace industry. Furthermore, the desire to reduce the overall mass of the launcher leads to the design of nozzles with increasing fineness, which, in turn, can pose aeroelastic problems. Indeed, it is well established that during the start-up and shutdown phases of a rocket engine, the structure interacts with the main flow, leading to the generation of aeroelastic effects. This interaction can further amplify the lateral loads and even put the integrity of the launcher at risk. Such phenomena can be addressed through a multiphysical approach, such as coupled numerical simulations. However, for complex problems such as coupled computation for 3D nozzles in turbulent flow, even with significant computational resources deployed, the time required to complete this type of numerical simulation remains exorbitant. Another alternative is to model these effects using relatively simple aeroelastic stability models, which allow for the detection of potential instabilities at a lower cost. Aeroelastic phenomena in nozzles operating under an overexpansion regime are thoroughly analyzed using aeroelastic stability models. Derived from the simplified Pekkari model, new aeroelastic stability models taking into account the viscous effects of the flow have been proposed. The coupling between the flow and the structure is achieved via the theory of small perturbations or piston theory. This is made possible by introducing a more realistic pressure profile through the use of Chapman's free interaction theory for uniform incident flow. The resulting formulation, of which the initial Pekkari model can be considered a special case, is based on the calculation of interaction length and relies on Michel's integral method for boundary layers, whether laminar or turbulent. Numerical calculations were performed using a weak coupling between a CFD code and a structural code, employing the transpiration method. This method, even limited to small displacements of the structure (linear case), generally allows for the prediction of instabilities. Data exchange between the two codes, fluid, and structure, was facilitated through a simple interface written in Fortran, allowing for dynamic data exchange. The results from the different models are presented in a comparative
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Tarasov, Victor. "Interaction du vent solaire avec l'environnement de la planète Mars : étude des fluctuations électromagnétiques en amont du choc". Versailles-St Quentin en Yvelines, 1998. http://www.theses.fr/1998VERS0009.
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L'obstacle que constitue un objet céleste à l'écoulement supersonique du vent solaire (vs) se manifeste sous la forme d'une onde de choc dont la barrière électrostatique et magnétique cause la réflexion d'une partie des particules incidentes. Mars a un champ magnétique faible et une atmosphère qui s'étend à grande distance de la planète ( 10 r#m). C'est pourquoi, avant de rencontrer l'onde de choc, le vs traverse cette couche de gaz neutre dont une partie est ionisée et entraînée par le champ magnétique interplanétaire. Une population dense d'atomes ionisés s'ajoute aux ions du vent solaire incidents et réfléchis. Les ondes électromagnétiques en amont du choc martien associées à l'interaction des ions du vent solaire avec les ions implantés et les ions réfléchis par l'onde de choc ont été étudiées. J'ai effectué une analyse systématique, par la transformation en ondelettes et la méthode de variance minimum, des émissions de courte durée du champ magnétique au-dessus, au voisinage et au-dessous de la gyrofrequence des protons. Les résultats de l'analyse ont montré que le caractère des émissions en amont du choc dépend fortement des conditions du vent solaire et de la géométrie du champ magnétique et de l'onde du choc. J'ai reconstitué la distribution de vitesses des particules en amont du choc en supposant une réflexion spéculaire des ions sur l'onde de choc. Je me suis appuyé sur ces fonctions de distribution pour calculer la relation de dispersion dans différentes conditions de vent solaire et de champ magnétique et j'ai mis en évidence l'existence de deux modes instables. Le mode le plus instable dépend du rapport entre les composantes (parallèle et perpendiculaire au champ magnétique) de vitesse des ions réfléchis. La comparaison avec les observations a montre que la source d'énergie libre pour des émissions au-dessus et au-dessous de la gyrofréquence des protons est la distribution instable créée par les ions du vent solaire et les ions réfléchis sur l'onde de choc.
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Dereure, Corentin. "Comportement mécanique des verres sous choc produit par interaction laser-matière : une approche expérimentale et numérique multi-échelles". Thesis, Rennes 1, 2019. http://www.theses.fr/2019REN1S018/document.
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Le verre de silice (SiO₂) est un des matériaux les plus couramment utilisés dans notre société moderne. Il est notamment employé dans des structures à haut niveau de risque, telles que les verrières d'engins spatiaux ou les protections d'équipements optiques. Cette thèse est effectuée dans le cadre du projet ANR GLASS, qui a pour objectif de faire évoluer les moyens servant à en étudier le comportement sous chargement dynamique (hautes pressions et hautes vitesses de déformations). Elle est focalisée sur l'étude expérimentale de la silice dans ce domaine, afin notamment de permettre un dialogue efficace entre expériences et simulations. Pour cela, la silice est impactée par une impulsion laser de haute puissance, générant une onde de choc qui se propage dans le matériau. Une première étude faite avec des résultats de mesures in situ de la propagation d'ondes de choc dans le verre permet d'obtenir des points de l'équation d'état du matériau. Ensuite, des mesures de spectroscopie Raman sont effectuées sur les échantillons impactés pour observer les modifications permanentes de leur structure atomique. Elles mettent en évidence une densification du matériau et la relaxation thermique du verre dans les zones ayant subi les plus hautes pressions lors du choc. Cet effet est causé par l'importante élévation de température pendant le chargement. Ces résultats montrent une bonne correspondance avec des études numériques effectuées dans le cadre du projet ANR. Enfin, des mesures de microtomographie aux rayons X montrent l'existence de nombreuses fissures à l'intérieur de l'échantillon. Des simulations numériques de peridynamic, une formulation spécialisée dans l'étude de l'endommagement, fournissent un scénario possible pour leur formationFused silica (SiO₂) is one of the most commonly used materials in our modern society. Among other uses, it is the main component of highly critical structures like spacecraft windows or shields for optical equipments. This PhD thesis is done within the context of the ANR GLASS project, whose objective is to model the behavior of silica glass from the atomic cluster to the whole structure under dynamic loading (high pressures and high strain rates). Its main objective is to conduct an experimental study of this material in this loading domain to enable an efficient dialog between experiments and simulations. To this end, samples of fused silica are impacted with high-power laser impulses, generating a shockwave that propagates in the material. A first study is done with in situ results of shockwave propagation in fused silica, giving some data of the equation of state. Subsequently, Raman spectroscopy is used to observe the atomic structure modifications of shocked samples. These measurements show that silica glass is densified in the shocked area, and also that the zones where the highest pressures were applied are subjected to thermal relaxation. This last effect is caused by the important temperature increase during the shock loading. All these results are in accordance with those of numerical simulations performed within the ANR project. Finally, X-Ray microtomography highlight complex fracture patterns inside some of the shocked samples. Numerical simulations using peridynamic formulation, a method specialized to study fracture patterns, provide a possible scenario for the formation and propagation of these cracks
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Biamino, Laurent. "Etude expérimentale de l'interaction d'une onde de choc avec une structure mobile autour d'un axe". Thesis, Aix-Marseille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011AIX10093/document.
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Ce travail de thèse s’appuie sur une étude expérimentale en tube à choc, plus précisément, c’est une approche expérimentale de l'étude de l'interaction fluide-structure. Considérons un solide indéformable auquel on laisse un degré de liberté en rotation autour d'un axe. Cette structure ferme un espace clos. Si le contenu de l'espace clos subit le passage d'une onde de choc, ce solide va être mis mouvement et tourner autour de son axe. Concrètement, l'onde de choc va augmenter les caractéristiques physiques, en particulier sa pression, du fluide en contact avec la face impactée de cette porte. La face opposée de la porte ne subissant pas ou que très peu l'influence de l'onde de choc, une seule de ses faces est soumise à la surpression. Au moment de l'impact, le déséquilibre ainsi créé impose une action mécanique sur la porte qui va la faire accélérer et tourner autour de son axe de rotation. Jusqu'à ce stade tout est relativement simple. La difficulté intervient à l'instant où la porte commence à s'ouvrir, car les frontières du volume dans lequel le fluide évolue sont modifiées. Des fuites apparaissent et le gaz qui était maintenu dans un volume clos peut maintenant s'écouler vers un milieu libre. Une communication entre les gaz agissant de chaque coté de la porte est créée modifiant leurs propriétés et par conséquent la pression agissant sur chaque côté de la porte. Les actions mécaniques qui s'appliquent sur la porte ne sont plus les mêmes, et par conséquent l'accélération que la porte subit aussi. Au fur et à mesure que la porte change de position, le problème fluide continue d'être modifié et change en retour son action sur la porte. Cette interaction perdure soit jusqu'à ce que les limites du problème cessent d'être modifiées, la porte ne peut plus bouger, ou bien lorsque les actions mécaniques agissant sur la porte s'équilibrent, les fluides de chaque côté de la porte étant dans le même état physique. Le travail présenté ici est une étude des paramètres du fluide ou du solide en mouvement qui sont les acteurs de la loi comportementale gérant ce système complexe. Pour ce faire, nous avons réalisé une maquette expérimentale mettant en action la physique que nous venons de décrire et nous l'avons adaptée à un tube à choc. En éprouvant de nombreuses configurations expérimentales, nous avons pu déterminer comment l'écoulement interne d'un tube à choc évolue lorsqu'il est plus ou moins ouvert à son extrémité. Comment une porte fermée réagit-elle à l'impact d'une onde de choc et quelles en sont les conséquences sur l'évolution des fluides mis en jeu? Quelles sont les conséquences d'une position différente de la porte au moment de l'impact avec l'onde de choc? Ou encore, quel rôle joue l'intensité de l'onde de choc incidente ou l'inertie de la porte sur toute cette dynamique?This thesis is based on an experimental study carried out in shock tube; in particular, this is an experimental approach to the study of fluid-structure interaction. Consider a rigid body which is allowed to rotate only around an axis and which closes a confined space. If a shock wave crosses the content of the confined space, the body will accelerate and rotate around its axis. Specifically, the shock wave will increase the physical characteristics, especially its pressure, of the fluid acting on the impacted face of the door. The opposite side of the door is not influenced by the incident shock wave, only one of its faces is subjected to overpressure. Following the first impact, the resulting imbalance imposes a mechanical action on the door that will increase its speed and make it turn around its rotation axis. The difficulty comes when the door begins to open: the volume boundaries in which the fluid is contained are modified. Leaks occur and the gas kept in this closed volume can now flow to the atmosphere. Communication between the gas acting on each side of the door is created modifying their properties and consequently the pressure acting on each side of the door.The mechanical actions that apply to the door are no more the same with time, and therefore the acceleration of the door is changing. As the door moves, the fluid problem continues to be changed and in turn it changes its action on the door. This interaction process continues until either the limits of the problem ceases to be changed, the door cannot move, or when the mechanical actions acting on the door are in equilibrium, fluids on each side of the door are in the same physical state. The presented work is a study of the parameters of the fluid or the solid motion which are main actors in the behavioral law managing this complex system. In this aim, we designed an experimental device involving the physics that we have described and we have adapted it to a shock tube. Testing many experimental configurations, we could determine how the internal flow of a shock tube evolves when the end of this shock tube is more or less open.How a closed door reacts to the impact of a shock wave and what are the implications for the evolution of the involved fluids? What are the consequences of a different position of the door at the instant of the impact with the incident shock wave? What role plays the intensity of the incident shock wave or the inertia of the door on this dynamic?
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Haboussa, Grégory. "Contribution à la validation des méthodes numériques pour les problèmes dynamiques couplés fluide-structure". Valenciennes, 2008. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/66881e67-4270-45a8-943c-a32adee5eda6.
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Ce travail vise à améliorer la capacité de prédiction des comportements dynamiques transitoires des solides et des structures lors de sollicitations de type crash, spécifiquement lorsqu’un milieu fluide doit être pris en compte. La première étape a consisté à mesurer une observable expérimentale, caractéristique de l’impact hydrodynamique : l’évolution du chargement en pression sur la paroi de la structure. Pour aboutir à cela, une base expérimentale antérieure d’impact de goutte d’eau sur capteur de pression a été exploitée. La pression de paroi est obtenue en déterminant une fonction de transfert soustrayant l’influence dynamique du capteur sur la mesure par étalonnage dynamique au tube à choc, puis en l’appliquant à ces essais. Une observable expérimentale pertinente relative à l’impact d’une goutte d’eau sur une structure plane étant obtenue, un nouveau cas de validation des méthodes numériques est alors défini. Les performances de plusieurs méthodes numériques sont alors évaluées, en s’intéressant aux profils de pression pariétale obtenus. Ces simulations reposent sur différentes formulations et différentes modélisations de l’interface (continue ou non). La méthode naturelle couplage Éléments Finis -Lagrange Euler associée apporte les résultats les plus convaincants. L’emploi de cette méthode naturelle apparaît finalement comme référence numérique en impact hydrodynamique : aucun paramètre autre que physique n’étant introduit dans le code. En conclusion, la possibilité est bien offerte aujourd’hui de faire avec l’ALE, sous réserve d’un emploi pertinent, des campagnes d’expérience numérique en calcul de structure avec impacts hydrodynamiquesNumerous numerical methods exist that can be used to solve fluid/structure interactions during hydrodynamic impacts on deformable structures. The purpose of the present work is to define a methodology which allows validating these numerical methods. The first stage of this work is to establish experimental reference, using a pressure transducer, in order to validate these methods. A methodology of exploitation of dynamics test responses, dedicated to the elimination of such measurement if needed, in order to get the true contact pressure that deformable structures have to support during hydrodynamic impacts, is proposed. For that purpose, the dynamic calibration of a pressure transducer is performed using shock tube, and a dynamic correction function is established, first theoretically, then practically. The obtained function is then applied on existing test results coming from water drop impacts onto the studied pressure transducer, in order to calculate the corresponding contact pressure on a flat panel. The second stage of this research is to model this phenomenon with different numerical methods: Finite Element Method, Arbitrary-Lagrange-Euler (ALE) Method and Smooth Particles Hydrodynamic Method, with a conforming –or not- interface. Comparison between corrected pressure and calculated pressure, corresponding to contact pressure on a flat panel, shows that ALE Method using a conforming interface (continuous mesh) is able to give good assumption of the hydrodynamic impact phenomenon, under the hypothesis that dynamic effect are more important than numerical diffusion. In conclusion, it is possible today to simulate correctly, with ALE method, hydrodynamic impacts on deformable structures
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Guiho, Florian. "Analyse de stabilité linéaire globale d'écoulements compressibles : application aux interactions onde de choc / couche limite". Thesis, Paris, ENSAM, 2015. http://www.theses.fr/2015ENAM0003/document.
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Cette thèse a pour objectif d'améliorer la compréhension de la dynamique d'une interaction entre une onde de choc droite ou oblique et une couche limite laminaire ou turbulente. En particulier, nous nous sommes intéressés aux mécanismes responsables de l'apparition d'oscillations auto-entretenues basses fréquences. Ce phénomène survient dans de nombreux cas applicatifs comme dans des entrées d'air d'avions supersoniques, autour d'un profil d'aile en régime transsonique et au sein de tuyère en régime de sur-détente. La première partie de ce mémoire traite des différentes études réalisées pour déterminer la phénoménologie de ce type de dynamique. Dans un deuxième temps, nous expliquons la stratégie retenue pour effectuer notre étude qui consiste à développer un outil d'étude des instabilités, adapté à des écoulements turbulents présentant une interaction entre une onde de choc et une couche limite. Le développement d'un outil CFD linéarisé couplé à une méthode de résolution d'un problème aux valeurs propres par une approche dite sans matrice ou de « time-stepping », a permis la réalisation d'une telle étude. Après une étape de validation de notre outil, nous avons étudié des cas d'écoulements présentant une interaction entre une onde de choc et une couche limite. Trois cas en particulier ont été traités. Le premier cas correspond à une interaction entre une onde de choc oblique impactant une couche limite laminaire se développant sur une plaque plane. Ce cas est généralement qualifié dans la littérature de cas de « réflexion de choc ». Nous montrons qu'un tel écoulement est globalement stable et que sa dynamique peut être caractérisée par des mécanismes de réceptivité et par la réponse de l'écoulement vis-à-vis de perturbations extérieures. Les deux autres cas abordés dans ce travail ont été le cas d'un écoulement transsonique autour d'un profil d'aile de type NACA0012 en régime d'entrée en tremblement aérodynamique et un cas de tuyère transsonique plane de type Sajben en régime de sur-détente. Dans le premier cas, l'analyse de stabilité nous permet de mettre en évidence le phénomène de « buffet » sur le profil NACA0012, ce qui montre que le phénomène est lié à une instabilité globale linéaire . Dans le second cas, l'analyse de stabilité ne permet pas d'expliquer le phénomène auto-entretenues basses fréquences, et montre que l'écoulement est linéairement globalement stable. Dans ce cas, la dynamique est convective, transitoire et pilotée par des mécanismes de réceptivitéThe general purpose of this study is to provide a better understanding of the dynamics of an interaction between a shock wave and a laminar or turbulent boundary layer. In particular, we were interested in mechanisms responsible for the emergence of low-frequency self-sustained oscillations. This phenomenon arises in numerous industrial cases as in air inlets of supersonic aircrafts, around a profile of wing in transonic regime and within over-extended nozzle. The first part of this report handles various studies carried out to determine the phenomenology of this kind of dynamics. Secondly, we explain the strategy adopted to make our study which consists in developing a tool of study of the instabilities adapted to turbulent flows including an interaction between a shock wave and a boundary layer. The development of a linearized CFD tool coupled with a method of resolution of a eigenvalue problem by a free-matrix approach ( " time-stepping " approach), allowed the realization of such a study. After a stage of validation of our tool, we studied cases of flows including an interaction between a shock wave and a boundary layer. Three cases in particular were handled. The first case corresponds to an interaction enter an oblique shock wave impacting on a laminar boundary layer developing on a flat plate. This case is generally qualified in the literature of case as " reflected shock wave". We show that such a flow is globally stable and that the dynamics of such a flow behaves as a selective noise amplifier, the dynamic is mainly driven by receptivity mechanisms and by the response of upstream white nose disturbance. Two other cases have been studied on this work, the case of a transonic flow around a profile wing of NACA0012 type around the onset of buffet phenomenon and the case of transonic nozzle of Sajben type on over-extended regime. In the first case, the global stability analysis allows us to highlight the buffet phenomenon of on the profile NACA0012, what shows that the phenomenon is linked to a linear global instability. In the second case, the analysis of stability does not allow to explain the self-sustained low frequencies phenomenon, and shows that the flow is linearly globally stable. In this case, the dynamics is convective, passing and piloted by receptivity mechanisms
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Monloubou, Martin. "Interaction d'une onde de souffle avec une mousse liquide : atténuation et rupture". Thesis, Rennes 1, 2015. http://www.theses.fr/2015REN1S067/document.
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Les mousses liquides sont utilisées dans de nombreux domaines de la vie quotidienne. Leur excellente capacité à dissiper de l'énergie en fait également des matériaux très utilisés dans le domaine militaire pour atténuer les ondes de souffle émises lors d'une explosion. Dans cette thèse, nous avons conçu un dispositif expérimental original nous permettant de visualiser la déformation d'une mousse liquide lors de l'impact d'une onde de souffle en sortie d'un tube à choc. Nous mesurons la surpression en plusieurs points de la mousse, sur une gamme de 5 à 50 kPa. Nous mettons en évidence une atténuation de pression qui augmente avec la taille des bulles puis sature, tous les autres paramètres, notamment la fraction liquide, étant maintenus constants. Ces résultats sont interprétés avec un modèle de dissipation thermique à l'échelle de la bulle suggérant l'existence d'un maximum d'atténuation pour une taille de bulles donnée. Nous caractérisons ensuite la vitesse de propagation de l'onde au sein de la mousse. Aux petites amplitudes, la vitesse suit le modèle de Wood, basé sur une propagation linéaire dans un milieu continu effectif. Aux plus hautes amplitudes, nous mettons en évidence l'apparition d'un régime non linéaire, avec une vitesse de propagation plus importante et une atténuation plus faible, ces deux phénomènes étant retrouvés à la fois théoriquement et numériquement. Près de la source, la mousse est détruite par le choc. Nous terminons notre étude avec des résultats plus qualitatifs sur la quantité de mousse détruite et la vitesse de propagation du front de rupture, visualisées pour la première fois dans une mousse tridimensionnelleLiquid foams are used in various domains in our everyday life. Their excellent ability to dissipate energy makes foams widely used in the military domain to mitigate blast waves produced after an explosion. In this Thesis, we have designed an original experimental setup allowing us to image the deformation of a liquid foam after the impact of a blast wave exiting a shock tube. We also measure the overpressure in the foam, within a range of 5 to 50\,kPa. We evidence a pressure attenuation, increasing and then saturating at increasing bubble size, while all the other parameters of the foam, especially liquid fraction, are kept constant. Those results are interpreted with a thermal dissipation model at the bubble scale, suggesting the existence of a maximum dissipation for a given bubble size. We then characterise the wave velocity in the foam. At small amplitudes, the velocity follows Wood's model, based on linear propagation in an effective continuous medium. At greater amplitudes, we show the apparition of a non-linear regime, with a higher propagation velocity and a lower attenuation, those two features being captured theoretically and numerically. Close to the source, the foam is destroyed by the shock. We close our study with more qualitative results on the quantity of destroyed foam and the propagation velocity of the rupture front, which have been evidenced for the first time in a three-dimensional foam
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Sollier, Arnaud. "Etude des plasmas générés par interaction laser-matière en régime confiné : application au traitement des matériaux par choc laser". Phd thesis, Université de Versailles-Saint Quentin en Yvelines, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00089243.
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Ce travail de thèse est consacré à l'étude des plasmas générés par interaction laser-matière en régime confiné, et plus particulièrement à leur application au traitement des matériaux par choc laser. Afin de mieux comprendre les phénomènes physiques mis en jeu dans ce régime d'interaction particulier, une modélisation originale du procédé a été développée. Un code numérique traitant les processus de claquage dans l'eau de confinement permet dans un premier temps de déterminer les caractéristiques (intensité crête et durée à mi-hauteur) de l'impulsion laser transmise à travers la fenêtre de confinement. Un modèle hydrodynamique auto-consistant traitant les plasmas confinés (plasmas froids et denses, corrélés et partiellement dégénérés) utilise ensuite ces paramètres pour calculer les chargements mécaniques et thermiques induits à la surface de la cible traitée. Pour terminer, ces chargements sont utilisés en entrée du code aux éléments finis ABAQUS afin de simuler les contraintes résiduelles d'origine mécanique et thermique induites par le traitement.
Les résultats de ces simulations ont été validés par comparaison avec différentes mesures expérimentales réalisées pour des conditions d'irradiation laser (longueurs d'ondes de 1064 nm et de 532 nm, durées d'impulsion de 3 ns et 10 ns) typiques des conditions opératoires réelles utilisées au niveau industriel.
Ces résultats montrent que les petites taches focales permettent de limiter fortement le chauffage de la cible par le plasma confiné, et donc de s'affranchir des effets thermiques induits par le traitement. Ils ouvrent donc de nouvelles perspectives quant à la réalisation du traitement par choc laser sans utiliser de revêtement thermo-protecteur. Par ailleurs, ils permettant d'expliquer les résultats obtenus avec la configuration de traitement développée par Toshiba (très petites taches focales, haute cadence, pas de revêtement protecteur), qui demeuraient incompris jusqu'alors.
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Aubard, Guillaume. "Simulation des grandes échelles des instationnarités basses fréquences d'une interaction onde de choc couche limite sur plaque planeTexte imprimé". Paris, ENSAM, 2012. http://www.theses.fr/2012ENAM0019.
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Les interactions ondes de choc/couches limites qui se développent sur les parois des véhicules aéronautiques sont le siège d'instationnarités à des fréquences de l'ordre de la centaine de Hertz qui constituent une source d'excitation aérodynamique. Le projet ANR SPICEX, dans lequel s'inscrit la présente étude, s'attaque à la modélisation numérique de ces phénomènes basses fréquences. On s'intéresse à la dynamique instationnaire du cas d'interaction entre une onde de choc et une couche limite supersonique sur une plaque plane (IOCCL). Un outil numérique de Simulation des Grandes Échelles (SGE) est développé pour les écoulements en régime compressible. Une méthode de capture de choc et une condition d'entrée instationnaire peu coûteuses sont mises en place. Une attention particulière est portée sur la validation de la stratégie numérique adoptée, et notamment sur la modélisation SGE. Des simulations de couche limites turbulentes ainsi que du cas d'IOCCL sont réalisées et permettent d'asseoir les choix numériques adoptés. Une SGE de l'IOCCL instationnaire couvrant plusieurs dizaines de cycles de la dynamique à basses fréquences est également réalisée afin de caractériser cette dernière. Les résultats de l'étude suggèrent que les instationnarités basses fréquences sont liées à une synchronisation globale de l'écoulement, caractérisée par une respiration cyclique de la zone décollée associée à un mouvement de va-et-vient du choc réfléchi, ainsi qu'à une modulation de la couche de mélange. L'étude suggère que le couplage entre la force de rappel exercé par le choc incident et les perturbations issues de la turbulence amont et de la couche de mélange est à l'origine d'une modulation large bande de l'éjection des tourbillons en aval de l'écoulement qui correspond de manière statistique à la dynamique basse fréquence d'intérêtShock wave / turbulent boundary layer interactions arising on aeronautical vehicles are prone to unsteadiness with a low frequency of few hundred Hertz, which can induce severe aerodynamic loads. The present study is done in the framework of the ANR project SPICEX, which deals with the numerical modeling of these low-frequency phenomena. The unsteady dynamics of a shock wave / turbulent boundary layer interaction (SWTBLI) on a flat plate is investigated. A numerical tool based on Large Eddy Simulation (LES) is developed for the compressible regime. In particular, efficient strategies for shock capturing and turbulent inflow generation are implemented. A particular attention is devoted to the validation of the present algorithms, notably concerning the LES models. Turbulent boundary layer and SWTBLI simulations are conducted, and give confidence in the present numerical strategy. LES of an unsteady SWTBLI covering dozens of low-frequency cycles is performed. The results suggest that the low-frequency dynamics is related to a global synchronization of the flow, characterized by a cyclic breathing motion of the recirculation bubble, associated with a fore-and aft motion of the reflected shock, together with a modulation of the mixing layer. The study shows that the coupling between the restoring force due to the incident shock and the disturbances generated by the incoming turbulence and the mixing layer is responsible for the low-frequency broadband modulation of the vortex shedding in the downstream flow, corresponding statistically to the low frequency of interest
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Galais, Sébastien. "Shock wave and neutrino self-interaction effects upon neutrino flavor conversion in the supernovae environment". Paris 7, 2012. http://www.theses.fr/2012PA077090.
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Les travaux présentés dans cette thèse portent sur la conversion de saveur des neutrinos de supernovae. Dans un premier travail, nous avons réalisé le premier calcul complet incluant l'onde de choc et l'auto-interaction pour l'estimation du flux du fond diffus de neutrinos de supernovae (DSNB) arrivant sur terre. Ce flux correspond à la combinaison des neutrinos provenant de toutes les supernovae ayant explose dans l'univers visible. En variant l'angle theta_13 de la matrice de mélange U_MNSP, nous avons montré que l'onde de choc a un impact significatif sur le flux du DSNB. Par la même occasion nous avons propose un modèle simplifié prenant en compte les effets de l'onde de choc et qui pourrait être utilisé pour de futurs calculs du DSNB. Les deux autres travaux se sont concentrés sur la première dérivation analytique exacte de la base de matière en présence de l'auto-interaction. Nous avons souligné, pour le cas à deux saveurs, le rôle important tenu par la phase de matière beta tilde et nous avons établi une condition sur les éléments de l' hamiltonien de saveur pour la fin de la phase de synchronisation et le début des oscillations bipolaires. Via cette base de matière, nous avons identifié en utilisant le formalisme des vecteurs polarisations une correspondance entre les phénomènes de « spectral split » et de résonance magnétique. Ceci nous a permis de confirmer des hypothèses telles que l'adiabaticité de la propagation, l'utilisation du champ magnétique moyen et du référentiel tournant qui avaient été postulé a l'aide d'un modèle simplifié. Une étude préliminaire du cas à trois saveurs nous indique la conservation de cette correspondanceThe works presented in this thesis deal with the flavor conversion of the supernova neutrinos. In a first work, we performed the first complete calculation including the shock wave and the self-interaction for the estimate of the diffuse supernova neutrino background (dsnb) flux arriving on earth. This flux corresponds to the combination of the neutrinos coming from all the supernovae that exploded in the visible universe. By varying the angle theta_13 of the mixing matrix u_mnsp, we showed that the shock wave has a significant impact on the dsnb flux. At the same time we proposed a smplified model that accounts for the shock wave effects and that could be used for future calculations of the dsnb. The other two works are focused on the first exact analytical derivation of the matter basis in the presence of the self-interaction. We underlined, for the two flavors case, the important role of the matter phase beta tilde and we established a condition on the elements of the flavor hamiltonian for the end of the synchronization phase and the onset of the bipolar oscillations. Through the matter basis, we identified, by using the polarization vector formalism, a correspondence between the "spectral split" and the magnetic resonance phenomena. This has allowed us to confirm hypothesis such as the adiabaticity of the propagation, the use of the average magnetic field et the corotating frame that were postulated with the help of smplified models. A prelminary study of the three flavors case indicate us the conservation of this correspondence
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Courapied, Damien. "Etude de l’interaction laser matière en régime de confinement par eau avec deux impulsions laser. Application au test d’adhérence par choc laser". Thesis, Paris, ENSAM, 2016. http://www.theses.fr/2016ENAM0073/document.
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Le choc laser est un procédé de plus en plus répandu qui utilise l’énergie laser pour générer des ondes de choc et inclure des effets mécaniques dans les matériaux ciblés. Lorsque l’énergie laser est absorbée par la cible, un plasma d’interaction est créé à la surface du matériau. Ce plasma, lors de sa détente, génère une onde de choc qui se propage. Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse s’inscrivent donc dans une démarche globale de compréhension des phénomènes liés à l’interaction laser-matière. Dans le domaine des ondes de choc générées par laser, on peut distinguer deux procédés : Le traitement de surface par choc laser (LSP - Laser Shock Peening) et le test d’adhérence par choc laser (LASAT - LASer Adhesion Technique). Aujourd’hui la question se pose sur les limitations des procédés de choc par laser et sur les solutions à mettre en place pour pallier à ces limitations. Des idées sur l’amélioration des confinements, comme substitution à l’eau, ou encore l’optimisation des revêtements protecteurs ont été proposées. Par ailleurs, au cours de ces travaux de thèse, l’utilisation de deux impulsions laser a permis, dans le cas du procédé LASAT, l’optimisation de la traction générée aux interfaces des multimatériaux et ainsi de rendre le procédé plus robuste. De plus, dans le cas du procédé LSP, les aspects de rentabilité liés à la cadence de traitement ont été étudiés. Finalement, que ce soit pour les décalages en temps faibles (entre 0 et 1000 ns) ou bien les décalages importants (entre 200µs à 200ms), l’étude des phénomènes liés à l’interaction laser-matière a permis de franchir certaines limitations pour les deux procédésThe laser shock wave generation is a novel process becoming more and more common. The shock waves are used to generate mechanicals effects in the sample. The laser absorption results in the creation of a plasma at the surface. This plasma during its expansion creates a shock wave propagating through the sample. This work aims to study the various phenomena involved in the laser-matter interaction. In the field of laser generated shock waves, two different processes exist: the Laser Shock Peening (LSP) and the LASer Adhesion Technique (LASAT). The new challenge deals with the limitations of those processes and the solutions to be setting up to improve them. Some ideas concerning the confinement improvement as water substitution or thermal coatings optimization are suggested in this work. Moreover, the use of double delayed laser pulses allows, for LASAT, the location of main tensile stresses near interfaces. However, for LSP, some aspects dealing with the profitability linked to the peening rate are investigated here. Last but not least, whether the very short (0 to 1000 ns) or very long delays (from 200µs to 200ms), the study of the laser-matter interaction phenomena allows to overcome some limitations for both laser shock processes
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Chaumonnot, Killian. "La protéine de choc thermique Gp96 dans les macrophages au cours du stress du RE : Interaction avec le complément C3". Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2020. http://www.theses.fr/2020UBFCJ002.
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La protéine de stress Gp96, est une protéine du réticulum endoplasmique (RE) de la famille des HSP90, exprimée dans toutes les cellules. En situation de stress du RE, elle est induite et peut alors être exprimée au niveau membranaire et extracellulaire. Gp96 est connue pour moduler de manière ambivalente les réponses immunitaires, ayant des effets à la fois pro- et anti-inflammatoires. Bien qu’elle ait été montrée nécessaire pour la tolérance au microbiote des macrophages intestinaux, son rôle n’a pas été pas élucidé au niveau moléculaire. De plus, ses effets dans les macrophages en situation de stress du RE n’est pas connu, malgré leur implication dans de nombreuses pathologies. Dans ces travaux, nous montrons dans un premier temps que Gp96 est exprimée à la membrane des macrophages M2 et non des macrophages M1 dérivés de monocytes du sang périphérique de volontaires sains. Nous mettons en évidence que le stress du RE, généré par la perturbation de l’homéostasie calcique induite par la thapsigargine (Tg), a pour conséquence un switch du phénotype M2 vers un profil pro-inflammatoire dépendant de Gp96 fonctionnelle. Ce switch est associé à la diminution de l’expression membranaire de Gp96 et à sa sécrétion. Dans un second temps, nous démontrons que Gp96 interagit avec le complément C3 intracellulaire dans les macrophages M1 et M2. Cette interaction est plus importante dans les macrophages M2 stressés comparé aux M2 non stressés et, C3b, le fragment issu du clivage de C3, est présent uniquement dans le surnageant de culture des M2 stressés, et a pu de plus être co-immunoprécipité avec Gp96. Enfin, comme Gp96, le fragment inactivé de C3b, iC3b, est détecté uniquement à la membrane des M2 non stressés et sa présence dépend de Gp96 fonctionnelle. Ces résultats suggèrent que Gp96 membranaire et iC3b pourraient être des marqueurs des macrophages M2 anti-inflammatoires. Ils montrent que Gp96 est impliquée dans la modulation du phénotype M2 vers un profil pro-inflammatoire induite par une perturbation de l’homéostasie du calcium. Cet effet pourrait être lié à sa capacité à interagir avec le complément C3 dont les fragments de clivage C3a et C3b ont des effets pro-inflammatoiresThe stress protein Gp96, is an endoplasmic reticulum (ER) protein of the HSP90 family, expressed in all cells. Under ER stress, it is induced and can then be expressed at the membrane and extracellular levels. Gp96 is known to have a dual role in immune responses, having both pro- and anti-inflammatory effects. Although it has been shown to be necessary for the tolerance of intestinal macrophages to the microbiota, its role has not been elucidated at the molecular level. Moreover, its effects in macrophages under ER stress are not known, despite their involvement in many pathologies. In this work, we first show that Gp96 is expressed at the membrane of M2 and not M1 macrophages derived from blood monocytes of healthy volunteers. We show that ER stress, generated by the disruption of calcium homeostasis induced by thapsigargine (Tg), results in a switch from the M2 phenotype to a functional Gp96-dependent pro-inflammatory profile. This switch is associated with the decrease in membrane expression of Gp96 and its secretion. In a second step, we demonstrate that Gp96 interacts with intracellular complement C3 in macrophages M1 and M2. This interaction is more important in stressed M2 macrophages than in untreated M2 and, C3b, the fragment resulting from the cleavage of C3, is present only in the culture supernatant of the stressed M2, and could moreover be co-immunoprecipitated with Gp96. Finally, like Gp96, the inactivated fragment of C3b, iC3b, is detected only at the membrane of unstressed M2 and its presence is dependent on functional Gp96. These results suggest that membrane Gp96 and iC3b could be markers of anti-inflammatory M2 macrophages. They show that Gp96 is involved in the modulation of the M2 phenotype towards a pro-inflammatory profile induced by a disruption of calcium homeostasis. This effect could be related to its ability to interact with the C3 complement whose C3a and C3b cleavage fragments have pro-inflammatory effects
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Roussel, Corentin. "Modelisation et simulation de l'interaction onde de choc/couche limite turbulente en écoulement interne avec effets de coins". Thesis, Paris, ENSAM, 2016. http://www.theses.fr/2016ENAM0025/document.
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Afin de concevoir des systèmes de propulsion innovants, l'amélioration des performances des prises d'air supersonique constitue un enjeu majeur. En particulier, les écoulements intervenant au sein des entrées d'air et/ou de diffuseurs supersoniques mettent en jeu des phénomènes complexes associés aux diverses échelles spatiales et temporelles: dynamique de la turbulence pariétale, interaction entre une onde de choc et une couche limite turbulente, décollements tridimensionnels et effets de coins. Malgré les contributions significatives et récentes des simulations numériques de haute fidélité sur les instationnarités de l'interaction onde de choc/couche limite sans paroi latérales, peu d'études numériques ont été menées sur l'influence des coins dans la dynamique de l'écoulement. En présence de parois latérales et à des nombres de Mach suffisamment élevés, l’interaction se modifie et un train de choc se forme dans le diffuseur. Dans le cadre de cette thèse, les équations de Navier-Stokes en régime compressible sont résolues à l'aide de schémas d'ordre élevé. Des simulations en régime supersonique de l'écoulement dans des diffuseurs rectangulaires de largeurs différentes sont effectuées. L'étude permet la mise en évidence de l'influence du confinement et des effets de coins. Une deuxième partie de l’étude est consacrée à la compréhension des instationnarités générées par un train de choc dans un diffuseur rectangulaire à l'aide d'outils de post-traitement avancés: décomposition modale dynamique et périodogramme. Les résultats montrent la présence d'un possible phénomène de résonance du diffuseur à des fréquences proches de celles émises par l'écoulementTo design innovative propulsion systems, improving the performance of supersonic air intakes is a major issue. In particular, the flows through the air intakes and/or supersonic diffusers involve complex unsteady phenomena associated with various spatial and temporal scales such as: wall-bounded turbulence dynamics, interaction between a shock-wave and a turbulent boundary layer, three-dimensional separated flows and corners effects. Despite the significant contributions from recent high-fidelity simulations of unsteady shock-wave boundary layer interaction in the absence of side walls, few numerical studies were conducted with secondary flows due to corner effects. In the presence of side walls and at Mach numbers large enough, the topology of the interaction is modified and a shock-train forms in the diffuser. In this thesis, the Navier-Stokes compressible equations are solved using high-order schemes. Simulations of supersonic flows in rectangular diffusers of different widths are carried out. The study allows to highlight the influence of confinement and corners effects on the mean flow. A second part of the study is devoted to the understanding of the unsteadiness associated with a shock-train in a rectangular supersonic diffuser. For that purpose, advanced post-processing tools have been developed such as: dynamic mode decomposition and Fourier analysis. The results show the presence of a possible resonance phenomenon in the diffuser at frequencies close to those associated with the flow
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Llor, Aisa Emma. "Génération de très hautes pressions d'ablation laser et de chocs forts pour l'allumage des réactions de fusion nucléaire". Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0013/document.
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Le schéma d'allumage par choc est une approche prometteuse pour obtenir de l'énergie à grande échelle. Cependant, ce schéma requière des pressions d'ablation laser de l'ordre de 300-400 Mbar pour atteindre l'allumage. L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre la physique sous-jacente de la génération de ces pressions très élevées par les mécanismes du transport de l'énergie par les électrons énergétiques dans un régime d'intensité laser entre un et dix petawatt par cm2. Au cours de cette thèse il a été établi un modèle permettant de calculer la pression du choc induit par les électrons chauds et le temps de sa formation pour une distribution en énergie d'électrons et un profil de densité de plasma arbitraire. Nous montrons que la distribution en énergie d'électrons plus étendue conduit à un dépôt en énergie plus homogène ce qui implique un temps de formation du choc plus long et une diminution de la force du choc. Ces conséquences sont à prendre en compte pour le design des cibles pour l'allumage par choc. L'extension de ce modèle au cas d'un plasma inhomogène montre que la couronne de faible densité diminue l'énergie des électrons rapides et donc la quantité d'énergie déposée dans la cible comprimée. Ceci conduit à une réduction du temps nécessaire à la formation du choc, de la pression du choc et de l'efficacité de la conversion de l'énergie des électrons vers l'onde de choc. Ce modèle théorique nous permet d'interpréter l'expérience de la génération d'un choc sphérique sur l'installation laser OMEGA. Grâce à la comparaison des simulations numériques d'un tir représentatif aux résultats expérimentaux nous avons caractérisé la source d'électrons ainsi que la pression et la dynamique du choc. Enfin, nous proposons un design préliminaire de l'expérience sur le rôle des électrons chauds dans la création d'un choc plan sur l'installation LMJ-PETALThe Shock Ignition (SI) scheme is a promising approach to obtaining energy on alarge scale. However, this scheme needs ablation pressures in the range of 300-400Mbar to reach ignition. The objective of this thesis is therefore to better understandthe underlying physics of high pressure generation by energetic electrons in a regimeof intensity between one and ten petawatt per cm2. In this thesis, a model hasbeen established for calculating the shock pressure generated by hot electrons andthe time of its formation for an arbitrary electron energy distribution and plasmadensity profile. It is shown that a broader electron energy distribution leads to amore homogeneous energy deposition which implies a longer shock time formationand a reduction of the shock strength. These consequences should be taken intoaccount in shock ignition target design. The extension of this model to the case ofa inhomogeneous plasma shows that the low density corona decreases fast electrons energy and then the amount of energy deposited in the compressed target. This leads to a reduction of the time needed for the shock formation, of the shock pressure and the energy invested in the shock. This theoretical model allows us to interpret the experiment performed in spherical geometry on the OMEGA laser facility. The comparison between numerical simulations and experimental results allow us to characterize the electron source as well as shock pressure and dynamic. Finally, we propose a preliminary design of an experiment to explore the hot electron role in shock generation in planar geometry on the LMJ-PETAL laser facility
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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.
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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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Grossi, Fernando. "Physique et modélisation d’interactions instationnaires onde de choc/couche limite autour de profils d’aile transsoniques par simulation numérique". Thesis, Toulouse, INPT, 2014. http://www.theses.fr/2014INPT0015/document.
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L’interaction onde de choc/couche limite en écoulement transsonique autour de profils aérodynamiques est étudiée numériquement utilisant différentes classes de modélisation de la turbulence. Les approches utilisées sont celles de modèles URANS et de méthodes hybrides RANS-LES. L’emploi d’une correction de compressibilité pour les fermetures à une équation est aussi évalué. Premièrement, la séparation intermittente induite par le choc sur un profil supercritique en conditions d’incidence proches de l’angle critique d’apparition du tremblement est analysée. Suite à des simulations URANS, la modélisation statistique la mieux adaptée est étudiée et utilisée dans l’approche DDES (Delayed Detached-Eddy Simulation). L’étude de la topologie de l’écoulement, des pressions pariétales et champs de vitesse statistiques montrent que les principales caractéristiques de l’oscillation auto-entretenue du choc sont capturées par les simulations. De plus, la DDES prédit des fluctuations secondaires de l’écoulement qui n’apparaissent pas en URANS. L’étude de l’interface instationnaire RANS-LES montre que la DDES évite le MSD (modeled stress depletion) pour les phases de l’écoulement attaché ou séparé. Le problème de la ‘zone grise’ et de son influence sur les résultats est considéré. Les conclusions de l’étude sur le profil supercritique est ensuite appliquées à l’étude numérique d’un profil transsonique laminaire. Dans ce contexte, l’effet de la position de la transition de la couche limite sur les caractéristiques de deux régimes d’interaction choc/couche limite sélectionnés est étudié. En conditions de tremblement, les simulations montrent une forte influence du point de transition sur l’amplitude du mouvement du choc et sur l’instationnarité globale de l’écoulementShock wave/boundary layer interactions arising in the transonic flow over airfoils are studied numerically using different levels of turbulence modeling. The simulations employ standard URANS models suitable for aerodynamics and hybrid RANS-LES methods. The use of a compressibility correction for one-equation closures is also considered. First, the intermittent shock-induced separation occurring over a supercritical airfoil at an angle of attack close to the buffet onset boundary is investigated. After a set of URANS computations, a scale-resolving simulation is performed using the best statistical approach in the context of a Delayed Detached-Eddy Simulation (DDES). The analysis of the flow topology and of the statistical wall-pressure distributions and velocity fields show that the main features of the self-sustained shock-wave oscillation are predicted by the simulations. The DDES also captures secondary flow fluctuations which are not predicted by URANS. An examination of the unsteady RANS-LES interface shows that the DDES successfully prevents modeled-stress depletion whether the flow is attached or separated. The gray area issue and its impact on the results are also addressed. The conclusions from the supercritical airfoil simulations are then applied to the numerical study of a laminar transonic profile. Following a preliminary characterization of the airfoil aerodynamics, the effect of the boundary layer transition location on the properties of two selected shock wave/boundary layer interaction regimes is assessed. In transonic buffet conditions, the simulations indicate a strong dependence of the shock-wave motion amplitude and of the global flow unsteadiness on the tripping location
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Humières, Emmanuel d'. "Accélération de protons par interaction laser-plasma et applications". Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066047.
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Turc, Lucile. "Interaction des nuages magnétiques éjectés par le Soleil avec l'environnement terrestre". Palaiseau, Ecole polytechnique, 2014. https://theses.hal.science/tel-01112997/document.
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Les nuages magnétiques sont des structures émises par le Soleil lors d'éruptions violentes et qui se propagent ensuite dans le système solaire à des vitesses supersoniques. Ils se démarquent du vent solaire ambiant par un renforcement de l'intensité du champ magnétique et une rotation lente de sa direction. Ils sont à l'origine de fortes perturbations dans l'environnement magnétique terrestre qui peuvent avoir des conséquences importantes sur les activités humaines spatiales (satellites, liaisons GPS,. . . ) voire au sol (réseaux électriques,. . . ). Lorsque les nuages magnétiques arrivent au voisinage de la Terre, ils rencontrent tout d'abord le choc d'étrave. Dans ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés à l'altération de la structure magnétique des nuages magnétiques à la traversée de l'onde de choc terrestre et lors de leur propagation en aval de celui-ci. En effet, toute modification significative aurait alors d'importantes implications pour la prédiction des perturbations induites dans l'environnement terrestre. Ce problème a été abordé sous trois angles différents et complémentaires : l'analyse comparative de données de satellites en orbite autour de la Terre, notamment à partir des observations de la mission Cluster de l’ESA, le développement d'un modèle décrivant de façon globale la traversée du choc et la propagation du nuage en aval de celui-ci, et enfin l'utilisation de simulations numériques qui reproduisent de façon plus réaliste certains éléments de la physique de cette interaction. Les résultats obtenus à l'aide de ces trois approches s'accordent pour montrer que la variation de la structure magnétique des nuages magnétiques au passage de l'onde de choc est étroitement liée à la configuration magnétique du nuage par rapport au choc ; on peut la quantifier par la valeur de ΘBn, angle entre la normale au choc et le champ magnétique du nuage en amont de l'onde de choc. Nous montrons qu'une configuration quasi-perpendiculaire (ΘBn∼90∘) au niveau du choc modifie peu la structure magnétique du nuage. Lorsque la configuration devient oblique, une rotation de la structure du nuage se produit dans la région située en aval du choc. La structure du nuage est complètement perturbée quand la configuration devient quasi-parallèle. Dans ce dernier cas, on peut observer une inversion du champ magnétique du nuage et le développement de turbulence en aval de l'onde de choc. La modélisation de la région aval permet de localiser des régions favorables à la reconnexion magnétique et donc au développement d'activité magnétique dans l'environnement terrestre. Les simulations numériques permettent en particulier de caractériser les régions turbulentes en aval et aussi en amont de l'onde de choc. Au final, du fait de l'altération de leur structure au passage du choc, certains nuages magnétiques peuvent avoir un impact sur l'environnement terrestre très différent de celui attendu à partir de leurs caractéristiques observées dans le vent solaire, en amont du chocMagnetic clouds are huge structures released from the Sun through violent eruptions, which then propagate into the solar system at supersonic speeds. They are characterised in the solar wind by an enhanced and smoothly-rotating magnetic field. They cause large disturbances in the Earth's environment which sometimes have an impact on human activity in space (telecommunications, GPS, …) and on the ground (electrical networks,. . . ). When magnetic clouds arrive in the vicinity of Earth, they first encounter the bow shock. In this thesis, we focus on the alteration of the magnetic structure of the clouds at the bow shock's crossing and during their propagation in the downstream region. Any significant modification would indeed have important implications on the prediction of geomagnetic disturbances. Three different approaches complementing one another are employed to address this issue: we first analyse data from different spacecraft orbiting Earth, in particular from ESA's Cluster mission, then we develop a model describing as a whole the bow shock's crossing and the propagation of the magnetic cloud in the downstream region, and finally we use numerical simulations to study in more detail some aspects of the physics of this interaction. The results obtained with these three methods consistently show that the variation of the cloud's structure across the bow shock is strongly related to the magnetic configuration of the magnetic cloud relative to the shock. This can be quantified by the value of $$\Theta_{\mathrm{Bn}}$$, the angle between the normal to the shock's surface and the magnetic cloud's magnetic field in the solar wind. We show that a quasi-perpendicular configuration ($$\Theta_{\mathrm{Bn}} \sim 90^{\circ}$$) keeps the cloud's magnetic structure roughly unchanged. When the configuration becomes more oblique, a rotation of the magnetic cloud's structure is observed in some parts of the downstream region. In a quasi-parallel geometry, the magnetic cloud's structure is strongly altered. Its magnetic field direction can then reverse and a high level of turbulence is observed downstream of the shock. Using the model we developed, we estimate the location of the regions favourable to reconnection processes, which give rise to disturbances in the Earth's environment. The numerical simulations allow us to investigate the turbulent regions downstream and also upstream of the bow shock. Finally, we find that, owing to the modification of their magnetic structure across the bow shock, the impact of certain magnetic clouds on the Earth's environment can differ from that estimated from their characteristics in the solar wind
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Crespo, Matthieu. "Etude de l'interaction entre une onde de choc et une turbulence cisaillée en présence de gradients moyens de température et de masse volumique". Thesis, Toulouse, INPT, 2009. http://www.theses.fr/2009INPT039H/document.
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Cette étude a été l'occasion d'étudier les effets liés à la présence d'un cisaillement particulier de l'écoulement moyen sur le phénomène d'interaction choc/turbulence. Dans un premier temps, un outil de calcul performant et modulaire fondé sur une approche orientée objet a été développé afin de réaliser des simulations numériques directes de ce type d'écoulement. L'utilisation de schémas numériques à capture de choc et d'ordre élevé de type WENO ont permis une résolution fidèle des équations de Navier-Stokes compressibles. Dans un deuxième temps, une analyse poussée des effets de ce type de cisaillement sur la turbulence en l'absence de choc a été réalisée. Cette première étude a été l'occasion de dégager l'influence de plusieurs paramètres influents pour cette configuration d'écoulement. Enfin, dans un dernier temps, l'étude du phénomène d'interaction choc/turbulence cisaillée en présence de gradients moyens de température et de masse volumique a permis de souligner l'activation de phénomènes physiques caractéristiques à cette configuration. Ce travail permet également d'apporter une base de données de résultats susceptible d'être confrontée avec les modèles de turbulence et constitue un point de vue intéressant pour l'étude du phénomène d'interaction choc/couche limiteThis study sheds some light on the effects of a specific sheared flow over the shock / turbulence interaction phenomenon. An efficient and modular computational tool using an oriented object approach has first been developed in order to carry out direct numerical simulations of this configuration. The use of high order shock capturing schemes allows to solve accurately the turbulent flow, even in presence of physical discontinuities. A detailed study concerning the effects of this specific mean shear on the turbulent flow has then been conducted in a shock-free configuration. This preliminary study emphases some significant parameters of this flow configuration. In a second step, DNS of the interaction between the turbulent shear flow and a normal shock ware are performed. These simulations are compared to the isotropic turbulence / shock interaction situation, which allows to underline the activationof specific mechanisms due to the presence of the mean shear in the upstream flow. An interesting database is now available and can be used to assess and improve turbulence models. This is also an interesting point of view for studying the shock/boundary layer interaction phenomenon
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Bergier, Thomas. "Étude numérique de stratégies de contrôle de l'interaction onde de choc/couche limite en présence d'effets de dérapage". Electronic Thesis or Diss., Toulouse, ISAE, 2024. http://www.theses.fr/2024ESAE0030.
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L'interaction entre une onde de choc et une couche limite turbulente (IOCCL) est un phénomène présent dans de nombreuses applications aéronautiques et aérospatiales (entrée d'air supersonique, tuyère d'éjection de fusée, voilure et fuselage d'aéronefs supersoniques, etc). Cette interaction, conduisant généralement à de forts décollements de la couche limite, induit des effets néfastes notables concernant le bon fonctionnement de ce genre d'appareils, générant potentiellement une réduction des performances aérodynamiques (diminution des performances du moteur dans le cas d'une entrée d'air, augmentation de la traîné et du rayonnement acoustique) ainsi que d'importants chargements thermiques et des fluctuations de pression élevées. Ces dernières, associées à une dynamique très basse fréquence (liée aux mouvement du pied de l'onde de choc) sont susceptible de causer une fatigue structurelle et d'endommager durablement les appareils.Pour ces raisons, ce phénomène a été largement étudié par la communauté scientifique, que ce soit de manière expérimentale ou numérique. La plupart de ces études se sont concentrées sur l'IOCCL dite "canonique", dans laquelle la direction principale de l'écoulement est orthogonale au plan de l'onde de choc, générant une interaction principalement bi-dimensionnelle et homogène dans la direction transverse. Le but de cette thèse est d'étudier le phénomène d'IOCCL en y introduisant un angle de "dérapage" (β), amenant à configuration dans laquelle la direction de l'écoulement amont n'est plus orthogonal au plan du choc incident, introduisant de potentiels effets tri-dimensionnels et permettant de se rapprocher d'un cas réel d'IOCCL.Pour ce faire, une campagne numérique de simulations aux grande échelles est menée avec un nombre de Mach amont M∞=2.7 et un nombre de Reynolds basé sur l'épaisseur de quantité de mouvement de la couche limite de Reθ=3400. Au total, quatre angles de dérapages sont étudiés (comprenant le cas canonique), β=[0; 15; 20; 40]°. L'objectif de ces simulations est de quantifier les différences entre les cas dérapés et le cas canonique, à la fois sur l'écoulement moyen et sur la dynamique instationnaire de l'IOCCL. Pour cela, les simulations sont réalisés sur des temps physiques suffisamment longs pour capturer plusieurs dizaines de cycles basse fréquence, permettant l'analyse complète du comportement instationnaire du phénomène. L'analyse des cas dérapés montre notamment l'apparition d'énergie pour des fréquence plus élevées que celles usuellement associées aux mouvements de l'onde de choc. Ces fréquences sont reliées à des structures présentes au niveau de la ligne de décollement et convectives dans la direction transverse.Dans une optique de contrôle de l'IOCCL et afin de réduire les effets nocifs précédemment mentionnés, des simulations avec des dispositifs de contrôle passifs placés dans la couche limite en amont de l'interaction sont aussi mises en place. Ces derniers génèrent, dans le cas non dérapé, deux tourbillons longitudinaux contra-rotatifs permettant une redistribution de la quantité de mouvement dans la couche limite amenant à une modulation transverse de la taille de la zone décollée ainsi qu'à une réduction globale de la longueur de décollement. De plus, la dynamique instationnaire de l'IOCCL se trouve être modifiée, notamment dans le sillage direct du mVG où l'activité basse fréquence est atténuée comparativement au cas sans contrôle. L'effet du dérapage est aussi étudié pour cette géométrie en présence de mVG afin d'en quantifier le potentiel de contrôle dans une configuration non canonique, mais un seul angle de dérapage, β=20°, est ici analysé. Les résultats indiquent que la structure tourbillonnaire du sillage des mVGs est fortement modifiée en présence de dérapage, induisant une diminution de leur efficacité. Cette conclusion est valable à la fois en ce qui concerne la taille de la zone décollée, mais aussi vis-à-vis de la dynamique instationnaireThe interaction between a shock wave and a turbulent boundary layer (SBLI) is a phenomenon present in many aeronautical and aerospace applications (supersonic air intakes, rocket ejection nozzles, supersonic aircraft wings and fuselages, etc.). This interaction, generally leading to strong boundary layer separation, induces significant spurious effects, potentially generating a reduction in aerodynamic performance (reduced engine performance in the case of an air intake, increased drag and acoustic radiation) as well as high thermal loads and pressure fluctuations. The latter, combined with very low-frequency dynamics (linked to the motion of the foot of the shock wave), are likely to cause structural fatigue and lasting damage to aircraft.For these reasons, this phenomenon has been widely studied by the scientific community, both experimentally and numerically. Most of these studies have focused on the so-called "canonical" SBLI, in which the main flow direction is orthogonal to the plane of the shock wave, generating a predominantly two-dimensional and homogeneous interaction in the spanwise direction. The aim of this thesis is to study the SBLI phenomenon by introducing a "sweep" angle (β), leading to a configuration in which the upstream flow direction is no longer orthogonal to the plane of the incident shock, introducing potential three-dimensional effects and getting closer to a real SBLI application case.To this end, a numerical campaign of large eddys simulations is conducted with an upstream Mach number M∞=2.7 and a Reynolds number based on the boundary layer momentum thickness of Reθ=3400. A total of four sweep angles are studied (including the canonical case), β=[0; 15; 20; 40]°. The aim of these simulations is to quantify the differences between the swept cases and the canonical case, both on the mean flow and on the unsteady dynamics of the SBLI. To achieve this, the simulations are carried out over physical times long enough to capture several tens of low-frequency cycles, enabling a complete analysis of the unsteady behavior of the phenomenon. In particular, analysis of the swept cases shows the appearance of energy at frequencies higher than those usually associated with shock wave motion. These frequencies are linked to structures present in the vicinity of the separation line and convective in the spanwise direction.With the aim of controlling the SBLI and reducing the harmful effects mentioned above, simulations are also carried out with passive control devices placed in the boundary layer upstream of the interaction. In the non-swept case, these generate two longitudinal contra-rotating vortices, which redistribute the momentum in the boundary layer, leading to spanwise modulation of the size of the separated zone and an overall reduction in separation length. In addition, the unsteady dynamics of the SBLI are modified, particularly in the direct wake of the mVG, where low-frequency activity is attenuated compared with the uncontrolled case. The effect of sweep is also investigated for this geometry in presence of mVGs in order to quantify their control potential in a non-canonical configuration, but only one sweep angle, β=20°, is analyzed here. The results indicate that the vortex structure of the wake of mVGs is strongly modified in the presence of sweep, inducing a decrease in their efficiency. This conclusion is valid both with regard to the size of the detached zone, but also with unsteady dynamics
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Otsuka, Masahiko. "Applications effectives de l'onde de choc hydrodynamique générée par pulsation électrique ou par explosion". Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2007/50376-2007-9.pdf.
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L'onde de choc générée par une explosion ou par pulsation électrique, peut être utilisée pour des fins industrielles. Pour la fabrication de pièces mécaniques, dans l'industrie automobile ou aéronautique, la pratique utilisée est l'emboutissage. Les difficultés numériques rencontrés dans l'emboutissage, comme le retour élastique, nécessitent le passage d'un calcul explicite à un calcul implicite, car le temps d'amortissement de la structure est relativement long par rapport au temps de chargement. L'emboutissage pose aussi un problème de coût industriel. Le chargement dynamique due à la présence de la presse dans un problème d'emboutissage, peut aussi être généré par des pressions ou ondes de choc provoquées par une ou plusieurs explosions dans un milieu hydrodynamique. Le but de cette recherche, dont une partie est expérimentale, validée par des simulations numériques, consiste à modéliser le chargement dynamique dans les problèmes à dynamique rapide, en utilisant une suite de points et d'instants de détonation. Les ondes de choc générés par les différentes détonations provoquent dans un milieu hydrodynamique, un chargement dynamique sur la structure, et donc une interaction fluide structure, similaire au chargement de la presse. Ce chargement se produit dans un milieu fluide ( eau) dont les propriétés d'amortissement des vibrations de la structures sont plus importantes et plus efficaces que dans le milieu atmosphérique. La modélisation numérique des phénomènes de détonation nécessitent la résolution des équations de Navier Stokes compressibles pour le fluide et les équations de la dynamique des structures, en utilisant un algorithme de couplage fluide structureA choc wave generated by an underwater explosion or electric pulsed power can be used for industrial applications. Ln automotive and aerospace industry, sheet metal forming is usually used for parts production. Ln metal forming we usually encounter numerical difficulties as spring back problems, which requires implicit time integration, since the time for the structure to damp out from high frequency vibrations is long compare to loading time. Metal forming has a high cost for industrial applications. . Pressure loading due to the press machine in metal forming can be generated through pressure waves from detonation points in hydrodynamic medium. The aim of this work, which has an experimental part, that is validated by numerical simulation, consists of generating pressure waves for dynamic problems, through discrete detonation points, at different locations and detonating at different detonation time. Pressure waves from detonation create a structure loading similar to the one created by the press machine in metal forming. The problem is a fluid structure interaction problem, where the fluid has high damping properties compare to those of ambient air. The fluid is solved using compressible Navier-Stokes equations with equation of state relative to explosive material, the structure is solved with structural dynamic equations, using explicit time integration
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Galais, S. "Effets de l'onde de choc et de l'auto-interaction des neutrinos sur la conversion de saveur des neutrinos dans l'environnement des supernovae". Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00683078.
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Depuis la découverte du phénomène d'oscillation des neutrinos par l'expérience Super-Kamiokande et de l'effet de résonance MSW comme solution au déficit de neutrinos solaires, l'étude de la propagation des neutrinos et de leur conversion de saveur dans un contexte astrophysique est un domaine très actif. La présente thèse se focalise sur les phénomènes de conversion de saveur des neutrinos de supernova. Dans un premier travail, nous avons réalisé le premier calcul complet incluant l'onde de choc et l'auto-interaction des neutrinos pour estimer le flux du fond diffus de neutrinos de supernovae (DSNB) arrivant sur Terre. Ce flux de neutrinos provient de toutes les supernovae qui ont explosé dans l'Univers visible. En variant la valeur du troisième angle !13 de la matrice de mélange UMNSP, nos résultats numériques ont montré que l'onde de choc a un impact significatif sur le flux du DSNB. Nous avons par la même occasion proposé un modèle simplifié qui prend en compte les effets de l'onde de choc et qui pourrait être utilisé pour des calculs futurs de flux du DSNB. Le deuxième travail de cette thèse s'est concentré sur la première dérivation analytique exacte de l'Hamiltonien de matière en présence de l'auto-interaction des neutrinos. Nous avons souligné, pour le cas à deux saveurs, le rôle important tenu par la phase de Dirac !& apparaissant dans la base de matière et nous avons établi une condition sur les éléments de l'Hamiltonien de saveur pour le début des oscillations bipolaires. Dans le troisième travail, utilisant le formalisme des vecteurs polarisations, nous avons identifié une correspondance entre les phénomènes de "spectral split" et de résonance magnétique: les énergies pour lesquelles les critères de résonance magnétique sont remplis subissent une conversion de saveur à l'endroit où le "spectral split" a lieu. Une étude préliminaire du cas à trois saveurs nous indique que la correspondance entre le "spectral split" et la résonance magnétique est toujours présente.
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Audebert, Bruno. "Contribution à l'analyse des modèles aux tensions de Reynolds pour l'interaction choc turbulence". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00850928.
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Ce travail en mécanique concerne la turbulence compressible anisotrope en interaction avec une onde de choc pour les modèles aux tensions de Reynolds (ou modèles RSM). D'après la physique, la moyenne de Favre, liée à la nature compressible de l'écoulement, impose la prise en compte du flux de masse turbulent, terme souvent négligé en pratique. Nos principaux résultats établissent qu'une onde de choc peut devenir violemment instable lors d'une interaction avec la turbulence, dès que ce terme est négligé ou mal modélisé. Pour autoriser la stabilité structurelle puis multidimensionnelle du choc, nous montrons qu'il est nécessaire de définir une échelle de temps associée dont l'amplitude doit être suffisamment grande et les variations d'amplitude correctement définies. La définition du flux de masse turbulent repose sur la modélisation de Ristorcelli, actuellement la seule à être réalisable, objective et à caractérisation entropique. Ces propriétés nous permettent d'utiliser le concept récent de relations cinétiques pour la définition des solutions chocs dans le cadre non conservatif. En particulier, nous montrons comment généraliser, grâce à ce concept, les conditions de Majda et de Lopatinski pour l'étude de la stabilité monodimensionnelle et multidimensionnelle des solutions chocs dans le cadre non conservatif.
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Hoornaert, Anne. "Mise en œuvre et validation d'une méthode inverse de caractérisation du transfert de chaleur sur un véhicule hypersonique". École nationale supérieure de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse ; 1972-2007), 2005. http://www.theses.fr/2005ESAE0008.
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Actuellement, un des enjeux majeurs des études portant sur la conception de futurs véhicules réutilisables est la détermination précise du flux de chaleur reçu par les volets. Les phénomènes complexes spécifiques aux écoulements hypersoniques, tels que l'interaction choc couche limite, sont délicats à modéliser ou à reproduire au sol, ce qui justifie le besoin de mesures en vol. Cependant, les mesures directes sont ponctuelles et difficiles car l'écoulement est agressif, voire destructeur. Une méthode de mesure en vol innovante appelée Thermographie en Face Arrière (THEFA) est proposée. Cette technique permet la détermination du flux de chaleur à partir des mesures infrarouges de la température de la face arrière de la paroi et de la résolution inverse de l'équation de la chaleur. La phase de validation en soufflerie hypersonique permet de mettre en évidence la précision de la méthode en présence de différents types d'écoulements. Une étude de faisabilité est menée en vue de l'application de THEFA sur deux démonstrateurs hypersoniques (Pre-X du CNES et EXPERT de l'ESA).
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DARQUEY, PATRICK. "Ondes de choc et acceleration de feuilles minces par impulsion laser en interaction confinee : tests d'application a la compaction dynamique de poudres metalliques". Poitiers, 1989. http://www.theses.fr/1989POIT2302.
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Etude du processus de generation d'un choc par impulsion laser focalisee sur une cible solide lorsque la surface de la cible est recouverte par un milieu transparent au rayonnement incident, destine a confiner le plasma cree par l'interaction. Essais de compaction de poudres d'aluminium dans cette configuration d'interaction
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Grébert, Arnaud. "Simulation numérique aux grandes échelles du contrôle de l'interaction onde de choc/couche limite au moyen de micro-générateurs de vortex". Thesis, Toulouse, ISAE, 2018. http://www.theses.fr/2018ESAE0046.
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L’interaction entre une onde de choc oblique et une couche limite turbulente (IOCCL) est unesituation fréquemment rencontrée dans le domaine des écoulements compressibles d’intérêtapplicatif. L’IOCCL est le siège d’instationnarités à basse fréquence qui engendrent d’importantesfluctuations de pression pariétale et cette thèse s’intéresse à l’étude de dispositifs de contrôle passifde type micro-générateur de vortex (mVG) pour réduire, voire supprimer, ces effets indésirablesde l’IOCCL. Des simulations numériques aux grandes échelles (LES) ont été réalisées en sebasant sur une configuration expérimentale deWang et al. (2012) relative au contrôle de l’IOCCLpar des micro-rampes, avec un nombre de Mach de M = 2.7 et un nombre de Reynolds deRe× = 3600. L’utilisation de ces dispositifs de contrôle se traduit par une réorganisation de lazone de recirculation en brisant l’homogénéité dans la direction transverse de l’écoulement, eten induisant un changement au niveau du mouvement du pied de choc réfléchi qui présenteune zone d’excursion fortement impactée par le sillage des micro-rampes. Des simulationscomplémentaires portant sur trois nouvelles configurations de micro-rampes possédant descaractéristiques géométriques différentes de celle du cas de référence ont permis de dresser unbilan de l’efficacité de ces dispositifs sur le contrôle de l’IOCCL en confrontant l’effet de mVGsde taille réduite à celui de mVGs de taille plus conventionnelleBecause it is ubiquitous in high Mach number internal and external flow of interest in aeronauticalapplications, shock wave/turbulent boundary layer interaction (SBLI) is characterised by alow-frequency unsteadiness which generates large wall-pressure fluctuations that can occur at theresonant frequency of the structures. This work is devoted to the study of passive flow controldevices such as microramp vortex generators (mVGs) to alleviate these detrimental effects of SBLI.Large-eddy simulations (LES) have been performed based on an experimental configurationby Wang et al. (2012) of a SBLI under the influence of microramps at a Mach number ofM = 2.7 and a Reynolds number of Re× = 3600. The use of microramps has been shown toenable a reorganisation of the recirculation zone by breaking the spanwise homogeneity of theinteraction, yielding to a change of the reflected shock foot back and forth motion along the span.Additional simulations on three new configurations allowed to assess the effectiveness of microrampsin controlling the SBLI by comparing reduced size mVGs with more conventional ones
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Yudiana, Irman. "Etude des modèles à bas nombre de Reynolds pour la simulation numérique des écoulements turbulents compressibles de proche paroi avec et sans interaction de choc". Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1996. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1660_iyudiana.pdf.
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Ce travail se place dans le cadre de l'étude des écoulements turbulents compressibles au sein du Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique de l'Ecole Centrale de Lyon. Les travaux antérieurs ont montré que le modèle de turbulence de type k — ε standard couplé avec des lois de paroi était incapable de prédire correctement les écoulements compressibles avec recirculation. Dans ce travail, on se propose d'introduire des modélisations tenant compte de deux paramètres physiques supplémentaires pour améliorer les prédictions de tels écoulements: l'effet de bas nombre de Reynolds et l'effet de compressibilité. Ainsi, nous avons étudié différentes versions du modèle k — ε à bas nombre de Reynolds, ainsi que d'autres modèles à deux équations, tels que les modèles k — ω, k — R et k — l. Ces modèles ont ensuite été appliqués pour étudier les deux problèmes suivants : -La simulation des couches limites turbulentes compressibles. -La simulation des interactions supersoniques entre une onde de choc et une couche limite turbulente. Ces deux phénomènes jouent un rôle prépondérant dans de nombreuses situations tant en aérodynamique interne qu'en aérodynamique externe. C'est pourquoi il est important de pouvoir prédire correctement les caractéristiques de tels écoulements. Nous verrons que les modèles à bas nombre de Reynolds apportent une nette amélioration de prédiction du décollement de l'écoulement. Par ailleurs, les résultats de simulation montrent également que des modélisations des effets de compressibilité ont pour effet d'élargir la zone de recirculationThis work has been carried out within the context of the study of compressible turbulent flows at La-boratoire de Mecanique des Fluides et d'Acoustique de l'Ecole Centrale de Lyon. Previous work have shown that the standard k — e turbulence model coupled with wall functions had not been able to predict correctly flows with separation. In the present study, we have used some models taking into account two additional physical parameters: low Reynolds effects and compressibility effects. So, we have studied different versions of low Reynolds k — e models, as well as others two equation models such as k — w, k — R and k — I models. Then, these models have been used to study these two problems: - Simulation of turbulent compressible boundary layers. - Simulation of shock wave/turbulent boundary layer interactions. The two phenomena play a dominant role in internal as well as external aerodynamics. So, it is important to be able to predict correctly characteristics of such flows. It is seen that low Reynolds models bring a clear improvement on prediction of separation flows. On the other hand, the results show that compressibility modeling leads to growing recirculation bubble
Pekerjaan ini termasuk dalam kerangka penelitian aliran turbulen "mampu mampat" di Laboratoire de Mecanique des Fluides et d'Acoustique Ecole Centrale de Lyon. Dari hasil penelitian-penelitian sebelumnya, telah terbukti bahwa model turbulen klasik "k — e" bersama "hukum dinding" tidak mampu untuk raem-prediksi aliran-aliran yang mengandung "arus balik". Dalam penelitian ini, kami menggunakan pemodelan-pemodelan yang memperhitungkan efek-efek bilangan "Reynolds" rendah dan efek-efek "mampu mampat", untuk memperbaiki prediksi aliran-aliran tersebut. Untuk itu, kami mempelajari beberapa versi dari model "k — s" bilangan "Reynolds" rendah dan juga model-model lainnya yang menggunakan dua persamaan, seperti model "k — u>", model nk — R" dan model "k — Model-model tersebut kemudian digunakan untuk mempelajari dua masalah berikut: - Simulasi aliran lapis batas turbulen "mampu mampat". - Simulasi interaksi supersonik antara gelombang kejut dan aliran lapis batas turbulen. Kedua fenomena tersebut memegang peranan penting di berbagai situasi, baik dalam aerodinamika intern maupun aerodinamika ekstern. Oleh sebab itu, sangat penting bagi kita untuk mampu memprediksi dengan baik aliran-aliran tersebut. Dapat disimpulkan bahwa model-model bilangan " Reynolds" rendah mampu memperbaiki prediksi " arus balik". Kemudian hasil simulasi tersebut juga membuktikan bahwa pemodelan-pemodelan efek-efek "mampu mampat" berpengaruh untuk memperbesar daerah " arus balik"
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Piponniau, Sébastien. "Instationnarités dans les décollements compressibles : cas des couches limites soumises à ondes de choc". Phd thesis, Université de Provence - Aix-Marseille I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00403795.
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Une interaction entre une onde de choc oblique et une couche limite turbulente sur plaque plane, à un nombre de Mach de 2.3 a été étudiée expérimentalement.Ces interactions, pour des ondes de choc assez fortes, engendrent le décollement et le recollement de la couche limite, et sont le siège d'instationnarités basses fréquences dont les origines sont mal connues. Ces instationnarités ont été caractérisées expérimentalement en partie dans des travaux précédents, et des similarités entre l'interaction étudiée ici et d'autres configurations d'interactions ainsi qu'avec les décollements de couche limite subsonique ont été mis en évidence, suggérant que les mécanismes responsables des instationnarités sont de même nature.
Pour ces travaux, la Vélocimétrie par Imagerie de Particules (PIV) a été utilisée afin de décrire spatialement l'organisation longitudinale et transversale de cette interaction. L'exploitation des mesures a mis en évidence un lien statistique fort entre les mouvements basses fréquences du choc réfléchi et les contractions/dilatations successives du bulbe décollé. L'interprétation proposée est que les grands mouvements du choc sont liés aux pulsations basses fréquences du décollement, associées à sa réalimentation intermittente en air frais.
Un modèle aérodynamique en a été déduit et permet de préciser les principaux paramètres contrôlant l'échelle de temps du phénomène. En particulier, il permet de déterminer la fréquence des battements du choc. Ce modèle a été appliqué aux interactions sur plaques planes ainsi que pour d'autres configurations expérimentales, pour un éventail de nombres de Mach allant de M=0 à 5, et montre un bon accord avec les mesures.
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Haddar, Mohamed. "Modélisation numérique d'un système mécanique couplé (fluide-structure) en présence du phénomène de choc : application au support moteur hydroélastique". Compiègne, 1991. http://www.theses.fr/1991COMPD412.
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Le traitement des problèmes couplés (structures-fluide) en présence de choc fait partie des problèmes complexes et relativement récents qui nécessiteront encore de nombreuses études de la part des chercheurs avant d'atteindre une solution satisfaisante. La résolution de ces problèmes permettrait de faire progresser aussi bien la recherche que l'industrie essentiellement dans des domaines diversifiés tel que les industries automobile et aéronautiques. Les récents progrès enregistrés dans les moyens informatiques et le calcul numérique (éléments finis, différences finies,. . . ) ont contribué à l'évolution de la modélisation des problèmes couplés et temporels. Dans ce travail de recherche, ce type de problème complexe a été traité de façon approfondie afin de tenter de construire un modèle numérique satisfaisant. Dans un travail préliminaire, nous nous sommes investis dans le développement d'une forme variationnelle totale d'un problème couplé fluide structure. Elle conjugue une formulation variationnelle de la structure avec une formulation variationnelle mixte par équations intégrales du fluide. Ensuite, nous avons développé un modèle de calcul permettant la simulation numérique de la réponse dynamique des structures en tenant compte du fluide et des non-linéarités dûes au choc. Les divers cas tests étudiés ont permis de valider nos différents algorithmes de choc ainsi que le formalisme global du problème couplé. Les résultats numériques des différents exemples simulés ont été confrontés à d'autres solutions analytiques, numériques et expérimentales. Nous avons constaté la bonne tenue de notre modélisation.
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Sauvan, Pierre-Emmanuel. "Etude des phénomènes physiques associés à la propagation d'ondes consécutives à une explosion et leur interaction avec des structures, dans un environnement complexe". Phd thesis, Université d'Orléans, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00802429.
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Les travaux présentés dans ce mémoire de thèse s'inscrivent dans le cadre des études liées aux dégâts sur les structures et les blessures subies par les personnes à la suite d'explosions de charges explosives en milieu confiné et semi-confiné. Afin de mener cette étude, des expériences sont réalisées à petite échelle en laboratoire et sont complétées par des simulations numériques. Les ondes de choc sont obtenues grâce à la détonation d'une charge explosive gazeuse composée de propane-oxygène en proportion stoechiométrique. L'étude consiste donc à réaliser des expériences à petite échelle en laboratoire afin d'apprécier les champs de pression obtenus à la suite de la détonation d'une charge explosive au sein de deux configurations différentes. La première représente un atelier pyrotechnique et la seconde met en jeu un entrepôt de stockage de bouteilles de gaz. Les résultats expérimentaux sont ensuite confrontés à des résultats obtenus par simulations numériques réalisées grâce au logiciel AUTODYN. En complément de ces deux configuration principales, une étude est menée sur l'identification des pics de surpressions réfléchis grâce à une approche expérimentale appelée paroi par paroi. Une étude est également menée sur la détermination d'une équivalence massique entre le TNT et le mélange gazeux utilisé pour les expériences.
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Rendu, Quentin. "Modélisation des écoulements transsoniques décollés pour l'étude des interactions fluide-structure". Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE1328/document.
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Les écoulements transsoniques rencontrés dans le cadre de la propulsion aéronautique et spatiale sont associés à l'apparition d'ondes de choc. En impactant la couche limite se développant sur une paroi, un gradient de pression adverse est généré qui conduit à l'épaississement ou au décollement de la couche limite. Lors de la vibration de la structure, l'onde de choc oscille et interagit avec la couche limite, générant une fluctuation de la pression statique à la paroi. Il s'ensuit alors un échange d'énergie entre le fluide et la structure qui peut être stabilisant ou au contraire conduire à une instabilité aéroélastique (flottement). La modélisation de la réponse instationnaire de l'interaction onde de choc / couche limite pour l'étude des interactions fluide-structure est l'objet de ce travail de recherche. Il s'appuie sur la résolution des équations de Navier-Stokes moyennées (RANS) et la modélisation de la turbulence. Les méthodes et modèles utilisés ont été validés à partir de résultats expérimentaux issus d'une tuyère transsonique dédiée à l'étude des interactions fluide-structure. Ces travaux sont ensuite appliqués à l'amélioration de la prédiction du flottement en turbomachine. Une méthode linéarisée en temps permettant la résolution des équations RANS dans le domaine fréquentiel est utilisée. Nous confirmons l'importance de la dérivation du modèle de turbulence lors de la prédiction d'une interaction forte entre une onde de choc et une couche limite décollée. Une méthode de régularisation est présentée puis appliquée aux opérateurs non dérivables du modèle de turbulence k-! de Wilcox (2006). La prédiction de la réponse instationnaire de l'interaction onde de choc / couche limite dans une tuyère est évaluée à partir de simulations bidimensionnelles et présente un bon accord avec les données expérimentales. En évaluant l'influence de la fréquence réduite, une instabilité aéroélastique de type flottement transsonique est identifiée. Un dispositif de contrôle, reposant sur la génération d'ondes de pression rétrogrades à l'aval de la tuyère, est proposé puis validé numériquement. Enfin, une méthodologie est proposée pour comprendre les mécanismes aérodynamiques conduisant au flottement. Pour cela, il a été réalisé un dessin provisoire d'une soufflante transsonique à fort taux de dilution. Cette soufflante, l'ECL5, est destinée à l'étude expérimentale des instabilités aérodynamiques et aéroélastiques. La méthodologie proposée repose sur la simulation 2D d'une coupe de tête et met à profit la linéarisation pour analyser la contribution de sources locales en fonction de la fréquence réduite, du diamètre nodal et de la déformée modaleTransonic flows, which are common in aeronautical and spatial propulsion systems, produce shock-waves over solid boundaries. When a shock-wave impacts the boundary layer, an adverse pressure gradient is generated and a thickening or even a separation of the boundary layer is induced. If the solid boundary vibrates, the shock-wave oscillates, interacts with the boundary layer and produce a fluctuation of the static pressure at the wall. This induces an exchange of energy between the fluid and the structure which can be stabilising or lead to an aeroelastic instability (flutter).The main objective of this PhD thesis is the modelling of the unsteady behaviour the simulation of the shock-wave/boundary layer interaction for fluid-structure interaction studies. To this end, simulations have been carried out to solve Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations using two equations turbulence model. The method is validated thanks to experimental data obtained on a transonic nozzle dedicated to aeroelastic studies. This method is then use to increase the predictability of flutter events in turbomachinery.A time linearised frequency-domain method is applied to RANS equations. It is shown that the unsteady behaviour of the turbulent boundary-layer contributes to the fluctuating static pressure when the shock-wave boundary layer interaction is strong. Hence, the frozen turbulence assumption is not valid and the turbulence model must be derivated. Thus, the regularisation of the non derivable operators is proposed and applied on k-? Wilcox (2006) turbulence model.The unsteady behaviour of the shock-wave/boundary-layer interaction in a transonic nozzle is evaluated thanks to 2D numerical simulations and shows good agreement with experimental data. When varying the reduced frequency an aeroelastic instability is found, known as transonic flutter. An active control device generating backward travelling pressure waves is then designed and numerically validated.Finally, a methodology is proposed to understand the aerodynamic onsets of transonic flutter. To this end, a preliminary design of a high bypass ratio transonic fan has been carried out. This fan, named ECL5, is dedicated to experimental aerodynamic and aeroelastic studies. The methodology relies on 2D simulations of a tip blade passage and uses linearisation to analyse the contribution of local sources as a function of reduced frequency, nodal diameter and mode shape
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Franzkowiak, Jean-Eloi. "Interaction lumière-nuage de particules micrométriques hautes vitesses : application à la Vélocimétrie Hétérodyne". Thesis, Paris, ENSAM, 2018. http://www.theses.fr/2018ENAM0053/document.
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Au passage d’un choc sur la surface rugueuse d’un métal, un nuage de débris micrométriques est éjecté. Sa signature spectrale temps-vitesse est mesurée au moyen d’un système optique interférométrique : la Vélocimétrie Hétérodyne (VH).Dans un régime de diffusion simple de la lumière, une étude paramétrique a mis en évidence l’influence des paramètres clés du nuage sur sa réponse Doppler. Nous avons estimé, par Maximum de Vraisemblance, la courbe masse-vitesse d’un nuage d’étain et l’incertitude associée. L’allure de la mesure a également été étudiée en incorporant aux calculs le rendement optique de la sonde.Nous présentons une méthode de calcul Monte Carlo, rendant compte des effets de diffusion multiple. Appliquée à trois expériences d’éjection d’or et d’étain, la présence de vitesses non physiques sur la mesure VH, liée aux diffusions multiples nuage-surface-nuage, a été soulignée, et les décroissances progressives de la visibilité en vitesse et de la puissance rétrodiffusée justifiées. Quelle que soit la masse éjectée, la diffusion multiple doit être intégrée aux calculs, un régime de diffusion simple n’étant valable qu’asymptotiquement, dans les limites d’un temps infini et/ou d’un faisceau sonde de dimension réduite par rapport aux libres parcours moyen de diffusionAs a shockwave reaches a roughened metal’s surface, high-speed micron-sized particles are ejected. The spectral signature of the cloud can be measured using a fiber-based interferometric setup, so-called Photon Doppler velocimetry (PDV).In the single scattering regime, we study how the parametric dependencies of the cloud influence its Doppler response. Using a Maximum Likelihood technique, we estimate the mass-velocity function of ejected material, and its uncertainty. The time-dependent statistical properties of the spectrum, coming from the complex optical collection efficiency of the probe, are also explained.We present a Monte Carlo method to incorporate multiple scattering. Three different ejecta experiments are studied and the presence of non-physical velocities attributed to multiple scattering between surface and ejecta. Cloud’s visibility and backscattered power decrease with time due to the existence of different scattering regimes. Whatever the ejected mass, multiple scattering effects have to be integrated in PDV calculations. A single scattering will only be asymptotically valid, when time reaches infinity and/or the beam diameter is negligible with respect to the scattering mean free paths
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Philit, Mickaël. "Modélisation, simulation et analyse des instationnarités en écoulement transsonique décollé en vue d'application à l'aéroélasticité des turbomachines". Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2013. http://www.theses.fr/2013ECDL0033/document.
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Dans la conception des turbomachines modernes, la prédiction des phénomènes aéroélastiques est devenue un point clé. La tendance à réduire la masse et à augmenter la charge des composants aérodynamiques accroit le risque de rupture. Dans un tel contexte, la compréhension et la bonne prédiction des diverses instabilités constituent un enjeu industriel et scientifique majeur. Le présent travail de recherche a pour objectif d’améliorer la prédiction des phénomènes instationnaires intervenant dans les problèmes d’aéroélasticité en turbomachines. Cette thèse est plus particulièrement axée sur la simulation de l’interaction onde de choc/couche limite. Le support d’étude est une tuyère transsonique présentant un écoulement avec des zones décollées. L’oscillation forcée de l’onde de choc est simulée grâce à une méthode de petites perturbations instationnaires couplée avec une hypothèse de turbulence variable. Cette approche est validée par comparaison avec des mesures. Elle permet une prédiction tout à fait satisfaisante du premier harmonique de pression sur la paroi de la tuyère. Ce travail a montré la nécessité de linéariser le modèle de turbulence. Le besoin de dériver le modèle de turbulence nous a amené à investiguer la modélisation faite pour prédire l’interaction onde de choc/couche limite. Un modèle de turbulence à deux équations complété par une équation de « retard » est implémenté afin de capter un déséquilibre de la turbulence. Les résultats obtenus en tuyère sont cohérents avec la théorie mais une surproduction d’énergie turbulente en présence de bord d’attaque rend le modèle inefficace pour des configurations de turbomachines. Au final, l’introduction d’un limiteur de viscosité turbulente dans un modèle de turbulence à deux équations s’avère donner de bons résultats. La méthode de dérivation du modèle est alors présentée sur le modèle de Wilcox proposé en 2008. Enfin, la technique de linéarisation est étendue à la problématique aéroélastique. Une approche de couplage fluide-structure faible est adoptée. L’oscillation structurelle des aubages suivant les modes propres est considérée mais en laissant la fréquence évoluer au cours du couplage. La nouvelle méthode utilisée s’appuie sur la construction d’un méta-modèle du comportement dynamique du fluide afin de résoudre directement le système fluide-structure couplé. Cette technique est validée sur une configuration de grille annulaire de turbine en haut subsonique et présente l’avantage d’un temps de calcul réduitIn modern turbomachinery design, predicting aerolastic phenomena has become a key point. The development of highly loaded components, while reducing their weight, increases the risk of failure. In this context, good understanding and prediction of various instabilities are a major industrial and scientific challenge. This research work aims to improve the prediction of unsteady phenomena involved in turbomachinery aeroelasticity. This study focuses especially on the simulation of shock wave/boundary layer interaction. To begin with, a transonic nozzle separated flow is investigated. Forced oscillation of the shock wave system is simulated through a small unsteady perturbation method combined with the assumption of variable turbulence. This approach is validated against exprimental measurements. The first harmonic of pressure on the wall of the nozzle is predicted quite satisfactorily. The need to linearize the turbulence model was shown of high importance. Deriving the turbulence model, leads us to investigate the turbulence modeling performed to predict the shockwave/boundary layer interaction. A two equations turbulence model supplemented by a "time-lagged" equation is implemented to capture non-equilibrium effects of turbulence. All achieved results for a nozzle are consistent with theory, but overproduction of turbulent kinetic energy at leading edge makes the model useless for turbomachinery configurations. However, the introduction of an eddy viscosity stress limiter inside a two-equation turbulence model proves to give good results. The derivation method is thus presented on such a model, precisely on Wilcox model proposed in 2008. Finally, the linearization technique is extended to aeroelastic problems. A loose fluid-structure coupling strategy is adopted. The structural oscillation of the blades is considered for eigen-modes but frequency is free to change during coupling resolution. The new approach is based on the building of a meta-model to describe the fluid dynamic behavior in order to solve directly the coupled fluid-structure system. This technique is validated on a standard high subsonic turbine configuration and takes advantage of a reduced computation time
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Messahel, Ramzi. "ALE and SPH formulations for Fluid Structure Interaction : shock waves impact". Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10022/document.
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Ce travail de thèse porte sur l’étude numérique de la propagation d’ondes de choc dans les écoulements compressibles multiphasiques et en interaction (fluide-structure). Deux approches sont étudiées pour la résolution numérique de la partie fluide : L’approche ALE (Arbitrary Lagrangian Eulerian) et l’approche lagrangienne SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) ; la partie structure, quant à elle, est résolue par une approche classique EF (Éléments finis). L’étude des méthodes ALE et SPH constituent les deux principaux axes de recherche. La problématique des coups de bélier dans l’ingénierie nucléaire est abordée dans cette thèse. Lors d’un coup de bélier, les nombreuses réflexions d’ondes de choc dans les tuyauteries nucléaires peuvent faire baisser la pression de l’eau en dessous de sa pression de saturation et générer localement de la cavitation. Le modèle HEM (Homogeneous Equilibrium Model) de changement de phase proposé par Saurel et al. (1999) à trois équations est étudié et appliqué aux coups de bélier. Les résultats obtenus sont comparés aux données expérimentales. Malgré l’utilisation des techniques de renormalisation en SPH, des instabilités (oscillations numériques) se développent à l’interface entre les particules de matériaux différents. Ces instabilités restreignent l’utilisation des schémas SPH classiques pour des problèmes à faible ratio de densité. Afin de résoudre les problèmes de choc, le schéma proposé par Hu et Adams (2006) est adapté au régime fortement compressible en considérant le couplage entre la densité et la longueur de lissage. Les différents schémas SPH sont comparés entre eux pour les problèmes de chocs multiphasiques en 1-D et 2-D. Les résultats SPH sont validés avec la solution exacte pour les problèmes 1-D et la solution ALE pour les problèmes 2-DThis thesis focuses on the numerical study of the propagation of shock waves in compressible multiphase flows and fluid structure interaction. Two approaches are being studied for the numerical solution of the fluid part: the ALE approach (Arbitrary Lagrangian Eulerian) and the Lagrangian SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) approach; while the structure part is solved by a conventional FE (Finite Element). The numerical investigation of the ALE and SPH methods are the two main areas of research.Water Hammers phenomena occuring in nuclear industries are investigated in this thesis. During a Water Hammer, the shock waves reflections in nuclear piping may drop locally the water pressure below its saturation pressure and generate cavitation. The three equations HEM (Homogeneous Equilibrium Model) phase change model proposed by Saurel et al. (1999) is studied and applied to solve water hammers. The obtained results are compared with experimental data. Despite the use of renormalization techniques in SPH, instabilities (numerical oscillations) are developed at the interface between particles from different materials. These instabilities restrict the use of traditional SPH schemes to problems with low density ratio. In order to solve the shock problems in the compressible regime, the scheme originally proposed by Hu and Adams (2006) is adapted to fully compressible regime (FC-SPH) by considering the coupling between the density and the smoothing length. The different SPH schemes are compared for 1-D and 2-D multiphase shock problems. Validation is performed in comparison with exact solutions for 1-D problems and ALE solution for 2-D problems
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Chaulagain, Uddhab Prasad. "Radiative shocks : experiments, modelling and links to astrophysics". Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066734.
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Les chocs radiatifs sont des chocs très violents qui sont caractérisés par des températures très élevées. Dans ce type de structure, une grande partie de l’énergie est convertie en rayonnement. Ces chocs sont présents dans de nombreux plasmas astrophysiques, notamment dans le cadre des jets et de l’accrétion stellaires, des restes de supernova etc. Ils peuvent être désormais générés sur terre en utilisant des lasers de grande puissance ce qui permet leur étude à l’interface entre l’astrophysique et la physique des plasmas.Cette thèse présente et discute les résultats d’une expérience réalisées sur l’installation Prague Asterix Laser System. Le choc est généré en focalisant le laser Infrarouge sur une cible de quelques millimètres de long, remplie de xénon à basse pression. Le choc ainsi généré se propage dans le gaz à une vitesse élevée, permettant d’atteindre le régime des chocs dom- inés par le flux radiatif. Nous avons utilisé différents diagnostics pour caractériser le choc, notamment une radiographie éclair, à l’aide d’un laser (Zinc) à 21.2 nm, capable de pénétrer les parties denses du plasma. Un autre important diagnostique consiste à analyser l’émission propre du plasma à l’aide d’une diode rapide.Les résultats expérimentaux montrent pour la première fois, et sans ambiguïté, une structure de choc complète, comprenant le post-choc et le précurseur. Nous avons aussi réalisé différentes mesures de la vitesse des chocs. Les résultats ont été comparés à ceux de simulations numériques, montrant un bon accord avec ces dernièresRadiative shocks are strong shocks which are characterized by a plasma at high temperatures emitting an important fraction of its energy as radiation. Radiative shocks are found in many astrophysical systems, including stellar accretion shocks, supernovae remnants, jet driven shocks, etc. Recently, radiative shocks have also been produced experimentally using high energy lasers. Thus opening the way to laboratory astrophysics studies of these universal phenomena.In this thesis we discuss the results of an experiment performed on the Prague Asterix Laser System facility. Shocks are generated by focusing the PALS Infrared laser beam on millimetre-scale targets filled with xenon gas at low pressure. The shock that is generated then propagates in the gas with a sufficiently high velocity such that the shock is in a radiative flux dominated regime. We used different diagnostics to characterize these shocks. The two main ones include a radiography of the whole shock structure using sub-nanosecond Zn X-ray laser at 21.2 nm, which is able to penetrate the dense post-shock layer, and a space-and-time resolved plasma self-emission using high speed diodes.The experimental results show, for the first time, an unambiguous shock structure which includes both the post-shock and the precursor, and we also obtained multiple shock velocity measurements from the different diagnostics. The experimental results are compared to simulations, and show good agreement with the numerical results