L'ETUDE EST FAITE A LA FIN DU REGIME DE STOKES OU LES EFFETS D'INERTIE MODIFIENT L'ASPECT DE L'ECOULEMENT DE CULOT. ETUDE EXPERIMENTALE DANS UNE SOUFFLERIE A BASSE DENSITE. ON DECRIT LA MISE EN APPLICATION DE LA SIMILITUDE ET ON PRESENTE LES CARACTERISTIQUES DE L'ECOULEMENT.

ETUDE NUMERIQUE ET EXPERIMENTALE DE L'ECOULEMENT AUTOUR D'UN CYLINDRE CIRCULAIRE EN REGIME DE STOKES OU AVEC FORMATION DU SILLAGE. ON ETUDIE D'ABORD LE DOMAINE DES TRES FAIBLES NOMBRES DE REYNOLDS (RE

RESOLUTION DES EQUATIONS DE NAVIER STOKES AU MOYEN DE LA METHODE HERMITIENNE COMPACTE. L'EQUATION DE TRANSPORT DU TOURBILLON EST DISCRETISEE SELON LE SCHEMA IMPLICITE AUX DIRECTIONS ALTERNEES. ETUDE DE L'EVOLUTION DE LA LONGUEUR DU TOURBILLON, DE L'ANGLE DE SEPARATION ET DU COEFFICIENT D'ENTRAINEMENT. CALCUL DES CHAMPS DES VITESSES AINSI QUE DE LA PRESSION ET DE LA CORTICITE PARIETALE

Cette thèse est une étude théorique et expérimentale de l'écoulement d'un uide dans un cylindre en précession. Elle s'inscrit dans le domaine des écoulements tournants et trouve de nombreuses applications en aéronautique (précession des objets volants avec carburant liquide) et géophysique (inuence de la précession terrestre sur la dynamique du noyau externe). Pour des nombres de Reynolds modérés, l'écoulement d'un uide en précession est une rotation solide à laquelle se superposent des ondes appelées modes de Kelvin. Ces ondes deviennent résonnantes lorsque leur fréquence propre est égale à la fréquence de précession. An de prédire l'amplitude d'un mode de Kelvin résonnant, une théorie visqueuse et faiblement non-linéaire a été développée puis conrmée expérimentalement. Lorsque le nombre de Reynolds augmente, l'écoulement de base devient instable. Des mesures PIV ont montré que cette instabilité est due à une interaction entre le mode forcé par la précession et deux modes de Kelvin libres. Une analyse linéaire de stabilité basée sur un mécanisme de résonance triadique entre modes de Kelvin permet de prédire correctement le seuil et le taux de croissance de l'instabilité. Cette instabilité est saturée par un mode géostrophique créé par l'interaction non-linéaire et visqueuse des modes de Kelvin libres avec eux même. En accord avec les expériences, une théorie faiblement non-linéaire montre que les amplitudes des modes de Kelvin sont stationnaires ou oscillantes (cycles intermittents) en fonction du nombre de Reynolds. Finalement, le point xe des équations non-linéaires (système dynamique à quatre degrés de liberté) prédit correctement l'écoulement moyen à l'intérieur du cylindre, même pour des très grands nombres de Reynolds (i.e. Re > 50000).

RESUME BIBLIOGRAPHIQUE DES ETUDES RELATIVES AUX ECOULEMENTS RESULTANT DE LA ROTATION ET DES EFFETS THERMIQUES POUR DIFFERENTES GEOMETRIQUES. ETUDE DES PHENOMENES RESPONSABLES DE LA NAISSANCE DES INSTABILITES. ETUDE ANALYTIQUE APPROCHEE DES ECOULEMENTS RESULTANT D'UN FAIBLE GRADIENT THERMIQUE AUQUEL ON SUPERPOSE UNE FAIBLE VITESSE DE ROTATION. ETUDE EXPERIMENTALE COMPORTANT LA RESTITUTION DES STRUCTURES OBSERVEES DANS DIFFERENTS PLANS HORIZONTAUX. DANS LA REGION EQUATORIALE L'ECOULEMENT OBSERVE CONFIRME LES RESULTATS EXPERIMENTAUX ET THEORIQUES ANTERIEURS: MISE EN EVIDENCE D'UNE DISCONTINUITE ONDULEE ENTRE LES DEUX COUCHES DE CONVECTION. POUR LA REGION POLAIRE ON OBTIENT DEUX TYPES D'ECOULEMENTS: LES UNS RESSEMBLENT A CEUX OBSERVES DANS LA REGION EQUATORIALE ET LES AUTRES ONT UNE STRUCTURE VOISINE DE CEUX RENCONTRES ENTRE PLANS PARALLELES HORIZONTAUX TOURNANT AUTOUR D'UN AXE VERTICAL