Ecoulements turbulents cisaillés et leur contrôle

type de publication      thèse HDR
date de publication 14-09-2015
auteur(s) Braud Caroline
jury G. Mompean, B. Noack, F. Lusseyran, F. Schmitt, S. Aubrun, L. Perret
  
résumé Les écoulements turbulents cisaillés (couche de mélange, sillage, jet, couche limite ...) se rencontrent dans de très nombreuses problématiques industrielles ou sociétales comme par exemple l'amélioration de l'aérodynamique d'obstacles (i.e. avions, voitures, trains, éoliennes ...) ou la compréhension des phénomènes météorologiques et environnementaux (transport des polluants, érosion des dunes, sédimentation, bio-diversitée ...). Tous ces types d’écoulements présentent un fort taux de cisaillement et de turbulence, se traduisant par des gradients de vitesse, de température et/ou de pression très importants, ainsi qu'une forte désorganisation apparente de l'écoulement avec un spectre d'échelles très large. Ces caractéristiques les rendent difficilement prévisibles et reproductibles pour des configurations réelles où leur contrôle peut être un enjeu économique important. Les activités de recherche que j'ai menées depuis 15 ans portent sur ces écoulements à fort caractère applicatif, avec la plupart du temps un objectif de contrôle. J'ai ainsi étudié les écoulements turbulents cisaillés suivant: l'écoulement d'interaction entre une couche de mélange et un sillage, le sillage instationnaire se produisant lors de la monter et de la descente d'un disque, l'écoulement faiblement compressible et instationnaire derrière un élargissement brusque et l'écoulement d'interaction entre une couche limite turbulente et des jets de contrôle. Un premier travail de modélisation a généralement été mis en oeuvre afin de ramener le problème industriel à des configurations simplifiées de l'écoulement, mais qui prennent en compte l'essentiel des phénomènes physiques. Par la suite, quelque soit la configuration, il a d'abord été nécessaire d'avoir une compréhension suffisante de l'écoulement avant d'envisager un contrôle. Les études sur le contrôle que j'ai menées sont allées jusqu'à la réalisation d'un démonstrateur avec des outils de modélisation qui peuvent être utilisés dans bien d'autres configurations d'écoulement.
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