Dans le cas d'écoulements sur fond rugueux, selon la théorie des couches limites sur paroi, la couche limite est composée de trois sous couches : la couche externe, la sous couche rugueuse et une zone de recouvrement entre les deux sous couches. Sous l'hypothèse d'invariance selon la direction transverse, et pour des rapports h/D faible (h hauteur des rugosités, D hauteur d’eau), la théorie prédit que le profil de vitesse longitudinale moyenne suit une loi logarithmique dans la zone de recouvrement. Cette loi permet d'accéder aux paramètres de paroi, comme la longueur de rugosité z0, et permet également d'estimer le coefficient de frottement nécessaire à fermer les équations de St Venant intégrées sur la verticale. Cependant, lorsque l'écoulement se fait en présence de macro-rugosités, i.e. pour h/D important, ou en présence d'un fond rugueux inhomogène, la question de la validité de la loi logarithmique se pose. Une étude expérimentale de deux effets de macro-rugosités a été ici effectuée : l'effet de confinement de la couche limite et l'effet de la présence d'une variation transverse de macro-rugosités. Les écoulements ont été générés dans une veine hydraulique de grande dimension (20m x 1.1m x 0.5m), sur des fonds macro rugueux composés de cubes en PVC de 2 cm de côté. La technique de PIV 2D a été employée. Des moyens techniques nouveaux, tel que l'emploi de cubes en verre BK7, ont permis de mesurer le champ de vitesse entre les rugosités avec une grande résolution spatiale. Dans le cas de fonds rugueux homogènes, il a été mis en évidence que la similarité de la couche externe est observée jusqu'à des confinements h/D = 0.33. Pour de fort confinement (h/D > 0.15), la vitesse de frottement u*, liée à l'intensité de frottement généré à la paroi, n'est plus l’échelle caractéristique de vitesse de l'écoulement. Dans le cas d'écoulements sur fond rugueux inhomogène, une étude préliminaire a permis d'observer l'effet des courants secondaires générés par le changement de rugosité sur la similarité de la couche externe.

NOUS PRESENTONS DEUX METHODES DE CALCUL NUMERIQUE DE L'ECOULEMENT D'UN FLUIDE VISQUEUX INCOMPRESSIBLE AUTOUR D'UNE CARENE DE NAVIRE. LA PREMIERE REPOSE SUR LA NOTION DE COUPLAGE FLUIDE PARFAIT-COUCHE LIMITE ET UTILISE LE CONCEPT DES VITESSES DE TRANSPIRATION. LA SECONDE EST FONDEE SUR LA RESOLUTION DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES POUR UN ECOULEMENT A SURFACE LIBRE TURBULENT

L'étude de la turbulence constitue sans aucun doute la branche la plus complexe de la mécanique des fluides. L'ouvrage Eléments de turbulence propose un exposé complet du sujet tout en étant concis. Il vise à combler une lacune en présentant dans un texte unifié un ensemble de concepts et d'équations que l'on trouve épars dans des traités ou des articles de périodique souvent inaccessibles pour les non-spécialistes. Le livre s'adresse en premier lieu aux étudiants des cycles supérieurs qui abordent cette discipline après avoir suivi un premier cours de mécanique des fluides. Les ingénieurs praticiens désirant parfaire leurs connaissances y trouveront également une source de renseignements très utile. Dans les deux premiers chapitres, l'auteur se penche sur la transition vers la turbulence, les échelles, l'approche statistique et les hypothèses de fermeture courantes. Les chapitres suivants traitent des solutions de similitude classiques des équations de transport en conduite et en écoulement libre, du raccordement des profils entre les régions de la paroi et du défaut de vitesse, de la turbulence homogène, de l'approche spectrale et des méthodes expérimentales. Outre la présentation théorique, l'ouvrage comporte de nombreux graphiques et illustrations, douze exercices et soixante-quatorze problèmes. [Source : 4e de couv.]

Ce livre présente une analyse expérimentale et numérique de la structure d'un écoulement turbulent pleinement développé, dans un canal rectangulaire à ciel ouvert dont le fond présente un fort contraste transversal de rugosité. Les mesures par Anémométrie Laser Doppler à deux composantes ont conduit à une description détaillée des champs, du tenseur de Reynolds, de vitesses moyennes et des écoulements secondaires. Après avoir déterminer les paramètres de paroi, on a analysé et interprété les lois de similitude des composantes du tenseur de Reynolds dans la zone de paroi et sous la surface libre. La simulation numérique exige la mise en oeuvre de modèles du tenseur de Reynolds capables de restituer l'anisotropie de la turbulence et son amplification près de la paroi et de la surface libre. Après une étude comparative de plusieurs modèles, on a adapté une version algébrique du modèle de Gibson & Rodi (1989). L'analyse des prédictions du modèle montre qu'il reproduit correctement le comportement des contraintes turbulentes ainsi que la structure des écoulements secondaires.