CE TRAVAIL CONTRIBUE A UNE MEILLEURE COMPREHENSION DES MECANISMES D'APPARITION ET DE DEVELOPPEMENT DES INSTABILITES NON-VISQUEUSES DANS UNE CONFIGURATION DE JET LIBRE PLAN. DEUX ECOULEMENENTS SONT TRAITES AU MOYEN DE LA SIMULATION NUMERIQUE: LE JET ISOTHERME ET LE JET CHAUFFE. POUR CHACUN DE CES DEUX ECOULEMENTS, ON S'ATTACHE A RECONNAITRE ET A ANALYSER LA NATURE CONVECTIVE OU ABSOLUE (GLOBALE) DE L'INSTABILITE. L'EXISTENCE D'UN FEED-BACK DE PRESSION ISSU DE L'INTERACTION NON-LINEAIRE ROTATIONEL-ROTATIONEL EST DEMONTREE SUR LE JET ISOTHERME. L'INFLUENCE DE LA FORME DU PROFIL INITIAL DE VITESSE SUR LA CARACTERISATION DE LA NATURE DE L'INSTABILITE EST EGALEMENT PROUVEE. LES TESTS EFFECTUES SUR UN PROFIL DE VITESSE CARRE REVELENT QUE CE PROFIL N'EST PAS JUDICIEUX POUR METTRE EN EVIDENCE LE CARACTERE CONVECTIVEMENT INSTABLE DU JET ISOTHERME. IL CONVIENT D'UTILISER UN PROFIL PLUS DOUX COMME LE PROFIL EN SINUS HYPERBOLIQUE. ENFIN, ON MONTRE QUE L'ON PEUT DETERMINER UN MODE GLOBAL AUTO-ENTRETENU DANS LE JET CHAUFFE POURVU QUE LE RAPPORT DE DENSITE, A RAPPORT DE VITESSE R DE 0,93 ET NOMBRE DE MACH M DE 0,15, SOIT INFERIEUR A 0,5. L'EVOLUTION DE L'AMPLITUDE DE CE MODE GLOBAL SUIVANT LE RAPPORT DE DENSITE INDIQUE QUE L'ECOULEMENT GENERE UN ETAT DYNAMIQUE AUTO-ENTRETENU VIA UNE BIFURCATION DE HOPF. LES EFFETS DU NOMBRE DE MACH SUR L'APPARITION DU MODE GLOBAL DANS L'ECOULEMENT SONT EGALEMENT ABORDES. ON PROUVERA QUE LE CODE DE CALCUL UTILISE CONSTITUE UN BON OUTIL D'ANALYSE DES PHENOMENES D'INSTABILITE LINEAIRES ET NON-LINEAIRES DANS LE CAS D'ECOULEMENTS FORTEMENT CISAILLES

L'influence de la variation de masse volumique pour le développement des instabilités primaires d'un jet plan est étudiée par simulation numérique directe des équations de Navier-Stokes incompressibles. Chaque méthode numérique retenue ainsi que la construction du programme sont détaillées pas à pas en insistant particulièrement sur le choix des conditions aux limites. La méthode est validée par une étude linéaire qui présente des résultats pour une large gamme de valeurs du rapport de densité. À partir de ce code non linéaire, on étudie la transition convective/absolue subie par le mode variqueux lorsque le rapport de densité diminue pour différents profils dont le Bickley et le presque top-hat. Une remise en cause du critère de stabilité marginale est proposée. En outre, l'observation inattendue de modes globaux amortis pour les rapports de densité voisins de 1 dans le cas d'un profil presque top-hat nous conduit à proposer une hypothèse en étudiant l'équation analytique implicite qui définit la relation de dispersion du mode variqueux pour un profil top-hat. Une courte étude expérimentale dans laquelle on présente les différentes techniques employées, ainsi que les premières mesures de vitesse et de densité, complète ce travail, en donnant des informations sur les fréquences caractéristiques.

Now in its fully updated fourth edition, this leading text in its field is an exhaustive monograph on turbulence in fluids in its theoretical and applied aspects. The authors examine a number of advanced developments using mathematical spectral methods, direct-numerical simulations, and large-eddy simulations. The book remains a hugely important contribution to the literature on a topic of great importance for engineering and environmental applications, and presents a very detailed presentation of the field.

Cette étude est inspirée en particulier par le besoin, lors de la phase d'intégration d'un moteur aéronautique, de maîtriser a priori les risques d'endommagements liés à la possible décharge d'un écoulement de gaz brûlés à haute pression et haute température, issu d'un orifice apparaissant accidentellement au niveau de la paroi de la chambre de combustion. Après avoir brossé un tableau exhaustif de la phénoménologie des écoulements considérés, une stratégie est proposée afin de surmonter les difficultés numériques particulières associées à la simulation de tels jets, et d'obtenir des solutions stationnaires pour un rapport coût / précision raisonnable. La procédure retenue repose sur l'utilisation i) d'une méthode mixte volumes finis / éléments finis pour intégrer la formulation axisymétrique des équations de Navier-Stokes en régime compressible, ii) de schémas décentrés (TVD) pour évaluer les flux convectifs, iii) d'une méthode de réadaptation anisotrope de maillages non-structurés et iv) d'un modèle de turbulence k-ε modifié afin de réintégrer les principaux effets de compressibilité. L'analyse des résultats obtenus démontre que la stratégie retenue nous permet de prévoir correctement la structure d'ensemble des différents jets considérés et confirme que celle-ci est très sensible aux conditions d'entrée prévalant au niveau de l'orifice, ce qui nous conduit d'ores et déjà à préconiser une évolution de la définition des tests de certification.

Large-Eddy Simulations of Turbulence is a reference for LES, direct numerical simulation and Reynolds-averaged Navier-Stokes simulation.