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Etude détaillée des structures cohérentes de la zone tampon de la turbulence de paroi à l'aide de données de PIV stéréoscopique

type de publication      thèse de doctorat
date de publication 03-11-2006
auteur(s) Lin Jie
jury Bonnet Jean-Paul;Cousteix Jean;Michard Marc;Jacquin Laurent;Mompean Gilmar;Stanislas Michel;Laval Jean-Philippe;Foucaut Jean-Marc
école Ecole Centrale de Lille
  
résumé Une expérience de PIV stéréoscopique, dans une couche limite turbulente et dans dix plans parallèles à la paroi à Reθ = 7800, a été analysée en détail. Les objectifs du travail étaient d'étudier les caractéristiques de l'écoulement turbulent dans la région 14.5 ≤ y+ ≤ 48.0, d'observer et de mesurer les structures cohérentes (‘streaks’, ‘ejections’, ‘sweeps’ et tourbillons longitudinaux) et de trouver les relations spatiales entre elles afin de fournir un modèle d'organisation près de la paroi. Cette étude a commencé par le choix de la méthode la plus appropriée pour le traitement des données de SPIV, afin d'obtenir les champs de vitesse instantanés. Puis, les statistiques générales de la turbulence ont été analysées et comparées aux résultats d'autres études pour valider la base de données. Les corrélations ont été calculées pour démontrer l'existence des structures cohérentes. Ensuite, ces structures ont été détectées par une méthode que l’on a développée et qui est basée sur l'identification. Leurs caractéristiques statistiques ont été étudiées en détail. Enfin, les corrélations ont été réalisées entre les structures détectées. Les résultats et ces analyses statistiques fournissent des informations sur l'organisation de ces structures dans l'écoulement. Cette étude montre que les ‘ejections’ et ‘sweeps’ sont associés aux ‘streaks’ lent et rapide respectivement et qu’ils sont fortement liés aux tourbillons longitudinaux. Les caractéristiques de ces structures cohérentes sont mesurées. On montre qu'elles dépendent de la distance à la paroi. Par ailleurs, les résultats confirment le modèle d'appariement de tourbillons.
mots clés Couche limite turbulente, PIV, Structures cohérentes
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