Transport et structures cohérentes dans les écoulements turbulents pariétaux

Sedat Tardu

Description

Les écoulements turbulents en contact des parois sont fortement répandus dans la nature et dans la pratique industrielle. L’un des multiples enjeux est le contrôle et la maîtrise de la traînée turbulente. Une réduction de quelques pourcents de cette traînée dans les transports terrestres permettrait d’économiser des dizaines de milliards d’euros de carburant chaque année et de réduire notre impact sur l’environnement. Des structures cohérentes, identifiables, et donc manipulables, gèrent le transfert de quantité de mouvement ainsi que celui des scalaires. Ces structures se génèrent et se maintiennent à travers un mécanisme complexe dont l’étude est primordiale pour le développement de stratégies de contrôle et la maîtrise des problèmes environnementaux. Destiné aux chercheurs, aux étudiants en Master et aux élèves ingénieurs, cet ouvrage propose une analyse synthétique des dernières avancées du domaine.

Introduction

Chapitre 1. Généralités

1.1. Introduction

1.2. Equations générales

1.3. Notations

1.4. Equations de Reynolds

1.5. Relations exactes dans un écoulement turbulent pleinement développé en canal

1.6. Equations de couche limite turbulente

1.7. Echelles dans un écoulement pariétal turbulent

1.8. Fermeture de type viscosité turbulente

1.9. Intensités turbulentes des composantes de vitesse

1.10. Structure fine

1.11. Vorticité

Chapitre 2. Transport turbulent pariétal

2.1. Introduction

2.2. Equations de transport

2.3. Modèles de retour à l’isotropie

2.4. Transport de l’énergie cinétique turbulente

2.5. Transport du gradient de vitesse

2.6. Transport de la contrainte de Reynolds –uv

2.7. Effets du nombre de Reynolds sur le transport

2.8. Dissipation

2.9. Pression

2.10. Anisotropie

2.11. Distorsion rapide

Chapitre 3. Structures cohérentes pariétales. Historique, identification et détection

3.1. Introduction

3.2. Historique

3.3. Détection eulérienne en un point

3.4. Estimation stochastique

3.5. Ondelettes et turbulence de paroi

3.6. Points critiques et topologie

3.7. Champ de pression et tourbillons

3.8. Vorticité et tourbillons

3.9. Transport des invariants

3.10. Critère « lambda 2 »

3.11. Relations entre les invariants topologiques et la technique l2

3.12. Synthèse

3.13. Détection lagrangienne

Chapitre 4. Dynamique et contribution à l’activité turbulente des structures cohérentes pariétales

4.1. Introduction

4.2. Morphologie structurelle de la turbulence de paroi.

Tourbillons quasi longitudinaux ou épingles à cheveux ?

4.3. Distribution de la fréquence des événements énergétiques dans la sous-couche interne

4.4. Structure en quadrants de la contrainte de Reynolds

4.5. Stries

4.6. Analyse par ondelettes à bas nombre de Reynolds des couches de vorticité entourant les stries

4.7. Effet des structures cohérentes sur le frottement pariétal local

4.8. Effet des structures cohérentes sur la pression pariétale

4.9. Structures actives et passives

4.10. Trajectoires des particules. Approche lagrangienne

4.10.1. Description lagrangienne et transport par diffusion turbulente

4.10.2. Description lagrangienne de transport par les événements énergétiques

4.11. Approches systèmes dynamiques

Chapitre 5. Régénération et maintien des structures cohérentes

5.1. Introduction

5.2. Eléments structurels consensuels

5.3. Modèles conceptuels

5.4. Génération des stries et des couches de cisaillement internes. Modèles théoriques simplifiés

5.5. Structures allongées et formation des stries

5.6. Régénération des structures tourbillonnaires.

Observations déduites des simulations numériques directes

5.7. Stabilité des stries

5.8. Instabilité des stries, leur effet rétroactif et maintien des structures

5.9. Déclenchement du mécanisme

5.10. Formation des tourbillons en arche. Génération de nouvelles structures longitudinales

5.11. Discussion

5.12. Un modèle heuristique

Chapitre 6. Grandes et très grandes structures

6.1. Introduction

6.2. Paquets de structures cohérentes

6.3. Caractéristiques des paquets de structures à des nombres de Reynolds modérés

6.4. Conséquences cinématiques du regroupement cohérent des structures

6.5. Régénération des paquets

6.6. Regroupement des paquets. Très grandes structures

6.7. Modulation en amplitude par les très grandes structures

6.8. Rôle dynamique des très grandes structures

Principales notations

Bibliographie

Index

Sujets

• Sciences expérimentales
• Physique
• Science
• Mécanique
• Science de la nature
• Physics
• Physical attractiveness
• Sciences et techniques
• Sciences

Informations

• Publié par: Hermès - Editions Lavoisier
• Date de parution: 08 juillet 2014
• Nombre de lectures: 38
• EAN13: 9782746295858
• Licence : Tous droits réservés
• Langue: Français

Extrait

Les écoulements turbulents en contact des parois sont fortement répandus dans la nature et dans la pratique industrielle. L’un des multiples enjeux est le contrôle et la maîtrise de la traînée turbulente. Une réduction de quelques pourcents de cette traînée dans les transports terrestres permettrait d’économiser des dizaines de milliards d’euros de carburant chaque année et de réduire notre impact sur l’environnement. Des structures cohérentes, identifiables, et donc manipulables, gèrent le transfert de quantité de mouvement ainsi que celui des scalaires. Ces structures se génèrent et se maintiennent à travers un mécanisme complexe dont l’étude est primordiale pour le développement de stratégies de contrôle et la maîtrise des problèmes environnementaux. Destiné aux chercheurs, aux étudiants en Master et aux élèves ingénieurs, cet ouvrage propose une analyse synthétique des dernières avancées du domaine.