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Etude des mécanismes physiques associés aux écoulements cavitants instationnaires

type de publication      thèse HDR
date de publication 08-12-2008
auteur(s) Coutier Delgosha Olivier
jury Caignaert G.; Dias F.; Reboud J.L.; Franc J.P.; Kondo D.; Peerhossaini H.; Katz J.; Brennen C.
  
résumé Mes travaux de recherche, depuis ma soutenance de thèse en 2001, ont été principalement effectués dans deux contextes successifs : tout d’abord deux ans de post-doctorat (2002-2003) à l’ENSTA, puis depuis 2004 au LML en tant que Maître de Conférences à l’ENSAM, au Centre de Lille.
Ils ont porté en majeure partie sur l’étude du phénomène de cavitation, c’est-à-dire la vaporisation d'un écoulement liquide sous l'effet d'une forte dépression. La cavitation intervient dans les écoulements à grande vitesse qui se produisent par exemple dans les machines hydrauliques, les injecteurs, ou les hélices marines. Pour ces différentes applications, elle se traduit par des régimes d’écoulements diphasiques liquide / vapeur, qui engendrent des perturbations dont l’ampleur dépend des conditions de fonctionnement. L’activité de recherche dans ce domaine est donc souvent reliée à des enjeux industriels. Dans mon cas de figure, l’étude du comportement cavitant des pompes de lanceurs spatiaux a ainsi été de façon permanente associée à une partie de mes travaux. Parallèlement, une activité plus fondamentale, visant à approfondir la connaissance de la physique des écoulements cavitants, a été menée. Ces deux aspects ont été traités par une approche conjointe expérimentale et numérique.
Les travaux réalisés sont déclinés suivant quatre thématiques: i) Caractérisation physique des écoulements cavitants par des approches expérimentales : il s'agit d'un ensemble de travaux visant à approfondir la connaissance des écoulements cavitants, souvent par le développement de techniques de mesure originales; ii) Modélisation physique des écoulements cavitants instationnaires : l’objectif de ces travaux est l’amélioration des modèles physiques (cavitation, turbulence) et numériques utilisés pour simuler les écoulements cavitants, et en particulier capter les aspects instationnaires; iii) Etude des instabilités spontanées dans des milieux monophasiques et diphasiques : cette thématique transverse regroupe les travaux effectués dans trois champs d’application : la cavitation, l’acoustique musicale, et l’aérodynamique dans un diffuseur lisse; iv) Etude du comportement cavitant instationnaire de pompes spatiales : il s’agit de la partie appliquée de mes travaux de recherche, essentiellement tournée vers les problématiques spatiales.
Dans les perspectives de recherche qui sont présentées, deux aspects sont privilégiés : d’une part les approches conjointes expérimentales et numériques, dont les activités passées démontrent l’intérêt, et d’autre part l’ouverture vers des domaines connexes à la cavitation. Ce second point est motivé par la volonté d’aborder à la fois d’autres problématiques industrielles, et des configurations d’écoulement complexes mêlant plusieurs aspects diphasiques.
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