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Tourbillon, instabilité et décollement

Résumé

Examine le champ d'étude de la turbulence qui contribue à la compréhension de l'aéronautique, de la météorologie, de la génétique, de la sociologie et de l'économie. Chaque double page présente une technique de visualisation d'écoulement avec une photographie alliant intérêts esthétique et scientifique et sa description (détails de la figure obtenue, technique de mise en oeuvre...).


  • Autre(s) auteur(s)
  • Éditeur(s)
  • Date
    • 2001
  • Notes
    • Notes bibliogr.
  • Langues
    • Français
  • Description matérielle
    • 123 p. : ill. en coul., jaquette ill. en coul. ; 25 cm
  • Sujet(s)
  • ISBN
    • 2-85428-551-4
  • Indice
    • 532.2 Hydrodynamique, hydrostatique, capillarité, aérodynamique
  • Quatrième de couverture
    • Les techniques de visualisation d'écoulement ont permis de déceler, dans pratiquement tous les écoulements turbulents, même pour l'écoulement turbulent derrière grille, la présence de grosses structures plus ou moins périodiques. Ces tourbillons discrets se transforment soit en des tourbillons plus gros à partir du phénomène d'appariement, soit créent en même temps des tourbillons plus petits, selon un processus de cascades plus ou moins complexe permettant de distribuer l'énergie d'agitation dans le domaine spectral. Il semble qu'il n'y ait pas d'écoulement turbulent sans la présence de telles grosses structures qui sont à l'origine du spectre de la turbulence. Et il existe dans la bande spectrale à petite échelle un domaine universel où le flux d'énergie vers les plus petites structures est constant. Par contre, les grosses structures sont soumises au phénomène d'appariement et de triplement, c'est-à-dire qu'elles créent des tourbillons à plus grande échelle et participent ainsi aux transferts inverses d'énergie.

      L'étude des écoulements turbulents, même si leur prédiction numérique s'est nettement améliorée depuis l'avènement des méthodes « LES », reste d'actualité. L'étude de la turbulence en tant que discipline à part entière s'est développée, s'est élargie, a pris de la consistance. Elle n'est plus une curiosité de spécialistes d'avionique telle qu'elle était à l'origine. Avec le développement des études des systèmes dynamiques hors équilibre, l'avènement de la théorie du chaos, l'étude des fractals et des instabilités hydrodynamiques, la turbulence apparaît comme un phénomène universel avec naturellement des applications à l'aéronautique et à la prévision météorologique mais également des implications dans certains grands problèmes de génétique, de sociologie ou d'économie, partout où l'aléatoire devient une caractéristique que l'on ne peut plus négliger. Ainsi, les études sur la turbulence contribuent à la compréhension des problèmes qui nous entourent.


  • Tables des matières
      • Tourbillon, Instabilité et Décollement

      • C. Béguier ; J.-L. Bousgarbiès et T. Leweke.

      • Cépaduès

      • 1 - Moyens d'essais
      • 1.1 Canal de visualisation vertical (C. B.)12
      • Ph.1.1 : canal hydrodynamique vertical de l'IRPHE (St Charles)
      • 1.2 Canal hydrodynamique à veine horizontale (C. B.)14
      • Ph.1.2a : Canal à eau à veine horizontale de l'IRPHE (St Charles)
      • Ph.1.2b : Maquette de marche en incidence
      • 1.3 Cuve à eau verticale de l'IRPHE (T. L.)16
      • Ph.1.3 : Cuve à tourbillons de l'IRPHE (St Charles)
      • 2 - Aérodynamique appliquée
      • 2.1 Éolienne Darrieus (C. B.)20
      • Ph.2.1 : Prototype d'éolienne Darrieus.
      • 2.2 Aile en rotation Darrieus (C. B.)22
      • Ph.2.2 : Aile en rotation circulaire (lambda = omégaR/Uo = 2,15 ; Re = 20.000)
      • 2.3 Éolienne Savonius (C. B.)24
      • Ph.2.3a : Tourbillons du sillage d'un Savonius
      • Ph.2.3b : Tourbillon de l'aube motrice
      • 2.4 Fonctionnement de la cuiller rotative (C. B.)26
      • Ph.2.4a : Cuillère rotative (Reoméga = 100.000)
      • Ph.2.4b : Instabilité de sillage en aval d'une cuillère (Re = 1000)
      • 2.5 Écoulement sur l'habitacle d'une voiture (C. B.)28
      • Ph.2.5 : Ecoulement sur l'habitacle (Re = 10.000)
      • 2.6 Décollement sur le toit d'une voiture (C. B.)30
      • Ph.2.6 : Vue de la zone décollée sur le toit (Re = 2 000)
      • 2.7 Marche en dérapage (C. B.)32
      • Ph.2.7a : Tourbillons en aval d'une marche en dérapage (alpha = 60° ; Re = 1 000)
      • Ph.2.7b : Trace des tourbillons par dépôt (alpha = 60° ; Re = 1 000)
      • 2.8 Bulbe de bord d'attaque (C. B.)34
      • Ph.2.8 : Bulbe à l'emplanture d'une aile (Re = 2 000)
      • 2.9 Écoulement pariétal sur une aile annulaire (C. B.)36
      • Ph.2.9 : Ecoulement pariétal sur une aile annulaire ((...) = 0,5 ; alpha = 15° ; Re = 1.000.000)
      • 2.10 Écoulement sur un ellipsoïde aplati (J. L. B.)38
      • Ph.2.10 : Transition sur un ellipsoïde aplati en incidence (rapport d'axes : 3-2-1 ; alpha = 10° ; Re = 4.000.000)
      • 2.11 Écoulement dans une centrifugeuse (J. L. B.)40
      • Ph.2.11a : Lignes de courant pariétales sur le disque « assiette » (d/e = 150 ; Red = 640 ; Reoméga = 8.105)
      • Ph.2.11.b- Détail des lignes de courant pariétales sur la région arrondie du bol (R/e = 75, Red = (...)/2piupsilon = 640, Reoméga = omégaR2/upsilon = 8.105)
      • 3 - Aérodynamique Instationnaire
      • 3.1 Mouvement similaire du rotor Darrieus (C. B.)44
      • Ph.3.1a : alpha = 0°
      • Ph.3.1b : alpha = 120°
      • Ph.3.1c : alpha = 180°
      • 3.2 Décrochage dynamique d'une aile en tangage (C. B.)48
      • Ph.3.2a : Profil (NACA0018) en tangage (k = 0,55 ; Re = 10.000 ; alpham = 21°)
      • Ph.3.2b : Plaque plane en pilonnement (k = 0,55 ; Re = 10.000 ; alpham = 20°)
      • 3.3 Aile en mouvement et tangage à faible Reynolds (C. B.)50
      • Ph.3.3a : Profil d'aile en tangage (alpham = 10°, k = 1,57 ; Re = 700)
      • Ph.3.3b : Profil en tangage (alpham = 10°, k = 1,57 ; Re = 1 200)
      • 3.4 Interaction avec l'instabilité de Bénard-Kármán (C. B.)54
      • Ph.3.4a : Aile en tangage (Re = 1 000 ; alpha = 0° ; S/So = 1)
      • Ph.3.4b : Aile en tangage (Re = 1 000 ; alpha = 0° ; S/So = 2)
      • 3.5 Sillage stationnaire d'une aile à bord de fuite biseauté (C. B.)58
      • Ph.3.5 : Sillage laminaire en aval d'une aile (Re = 360)
      • 3.6 Tourbillon de bout d'aile (C. B.)60
      • Ph.3.6a : Vue sur l'extrados (NACA0012 ; Re = 6 000 ; alpha = 6°)
      • Ph.3.6b : Vue du côté intrados (NACA0012 ; Re = 6 000 ; alpha = 6°)
      • 4 - Sillages
      • 4.1 Instabilité de Bénard-von Kármán en aval d'un cylindre (T. L.)64
      • Ph.4.1 : Sillage en aval d'un barreau cylindrique (Re = 64)
      • 4.2 Sillage d'un cylindre en rotation (C. B.)66
      • Ph.4.2a : (Re = 3 600 ; lambda = 0,5)
      • Ph.4.2b : (Re = 3 600 ; lambda = 2,5)
      • Ph.4.2c : (Re = 3 600 ; lambda = 6)
      • 4.3 Cylindre soumis à une rotation alternée (C. B.)70
      • Ph.4.3a : (Re = 1 500 ; S/So = 1)
      • Ph.4.3b : (Re = 1 500 ; S/So = 3)
      • 4.4 Sillage de deux cylindres de même diamètre en faible interaction (C. B.)72
      • Ph.4.4a : Sillage de deux cylindres identiques (config. : 12,24,12 ; Re = 3.000)
      • Ph.4.4b : Disposition en image.
      • Ph.4.4c : Disposition en imbrication.
      • 4.5 Sillage d'un couple de barreaux en forte interaction (C. B.)76
      • Ph.4.5a : Dissymétrie à droite.
      • Ph.4.5b : Dissymétrie à gauche.
      • 4.6 Sillage double dissymétrique (C. B.)78
      • Ph.4.6 : Sillage double dissymétrique (config : 12-6-20 ; Re = 3.000)
      • 4.7 Sillage « lointain » en aval d'un couple de barreaux (C. B.)80
      • Ph.4.7 : Sillage « lointain » d'un couple de cylindres (config.diss. : 12-6-20 ; Re = 3.000)
      • 4.8 Sillage stationnaire d'une sphère (T. L.)82
      • Ph.4.8a : Vue de côté.
      • Ph.4.8b : Vue de dessus.
      • 4.9 Dynamique tourbillonnaire dans le sillage d'une sphère (T. L.)84
      • Ph.4.9a : Vue de dessus.
      • Ph.4.9b : Vue de côté.
      • Ph.4.9c : Boucle vue de dessus.
      • Ph.4.9d : Boucle vue de côté.
      • 4.10 Double hélice dans le sillage d'un anneau (T. L.)84
      • Ph.4.10 : Double hélice tourbillonnaire. (Re = 105 ; m = 2)
      • 5 - Jets
      • 5.1 Jet turbulent axisymétrique (C. B.)90
      • Ph.5.1 : Jet turbulent de buse cylindrique (Re = 1000.000)
      • 5.2 Jet de panache (J. L. B.)92
      • Ph : 5.2a : Vue générale dans le plan médian (Red = 473 ; V/U = 2,5)
      • Ph : 5.2.b- Coupe de l'écoulement à l'abscisse x = D en aval de l'axe du jet.
      • (Red = DU/nu = 473, r = V/U = 2,5)
      • Ph : 5.2.c- Détail du tourbillon en fer à cheval et des tourbillons annulaires (Red = DU/nu = 290, r = V/U = 1,2)
      • Ph : 5.2b : Vue en coupe à x/d = 10.
      • 5.3 Impact de jets sur une paroi (J. L. B.)96
      • Ph. 5.3a : Impact de 3 rangées de 5 jets (Red = 5.000 ; h/d = 10 ; c/d = 10)
      • Ph. 5.3b : Détail de l'interaction jet-paroi.
      • 5.4 Jets coaxiaux confluents (J. L. B.)100
      • Ph. 5.4a : Vue générale dans le plan médian (Rei = 1 750 ; V/U = 5,2)
      • Ph. 5.4b : Instabilité azimutale à x/di = 2 (n = 6) (Rei = 4 050 ; V/U = 3,9)
      • 5.5 Jets coaxiaux confluents rotatifs (J. L. B.)102
      • Ph. 5.5a : Vue générale de deux jets contrarotatifs (Rei = 1 750 ; r = 5,2)
      • Ph. 5.5b : Jet extérieur en rotation- coupe à x/di = 3 (Rei = 2.400 ; r = 2,4)
      • Ph. 5.5c : Jet intérieur en rotation - coupe à x/di = 3 (Rei = 2 400 ; r = 2,4)
      • Ph. 5.5d : Jets corotatifs- coupe à x/di = 3 (Rei = 1 750 ; r = 2,4)
      • Ph. 5.5e : Jets contrarotatifs- coupe à x/di = 3 (Rei = 1 750 ; r = 2,4)
      • 6 - Zone de Mélange et Ecoulement autour d'une Marche
      • 6.1 Couche de mélange plane (J. L. B.)106
      • Ph. 6.1a : Instabilité de Kelvin-Helmholtz (V/U = 0,5)
      • Ph. 6.1b : Détails d'appariement et de triplement.
      • Ph. 6.1c : Instabilité tridimensionnelle à x = 40 cm.
      • 6.2 Appariement de deux tourbillons corotatifs (T. L)108
      • Ph. 6.2a : Appariement au temps (t* = 0).
      • Ph. 6.2b : Appariement au temps (t* = 0,9).
      • Ph. 6.2c : Appariement au temps (t* = 2).
      • 6.3 Instabilité tridimensionnelle lors de l'appariement (T. L)112
      • Ph. 6.3a : Vue latérale au temps (t* = 1).
      • Ph. 6.3b : Vue latérale à (t* = 1,5).
      • Ph. 6.3c : Vue en coupe à (t* = 1).
      • Ph. 6.3d : Vue en coupe à (t* = 1,5).
      • 6.4 Marche descendante (C. B.)114
      • Ph. 6.4a : Instabilité de Kelvin-Helmholtz en aval de la marche descendante (Re = 1 000).
      • Ph. 6.4b : Zone décollée en aval de la marche descendante (Re = 20.000).
      • 6.5 Écoulement sur une marche montante (C. B)116
      • Ph.6.5a : Décollement en amont de la marche (Re = 1.000)
      • Ph. 6.5b : Décollement sur la marche supérieure (Re = 20.000)
      • 6.6 Écoulement axial dans un tourbillon au démarrage (T. L)118
      • Ph.6.6 : Tourbillons côniques (Re = 1 700)
      • 6.7 Éclatement tourbillonnaire proche d'une paroi (T. L)120
      • Ph.6.7 : Interaction entre le tourbillon et la couche limite (Re = 1 740)
      • 6.8 Instabilité elliptique d'une paire de tourbillons (T. L)122
      • Ph.6.8a : Modulation des tourbillons : vue de dessous.
      • Ph.6.8b : Vue de côté.
      • Ph.6.8c : Déformation à un temps ultérieur.

  • Origine de la notice:
    • BNF
  • Disponible - 532.2 BEG

    Niveau 2 - Sciences