On étudie expérimentalement l'interaction d'un jet issu d'une fine fente rectangulaire perpendiculaire à un écoulement transversal en milieu confiné. Différentes techniques optiques non intrusives (tomographies laser à fluorescence induite, anémométrie laser à effet doppler, filets colorés, particle streak velocimetry, particle tracking velocimetry) sont employées afin d'appréhender cette configuration complexe. Dans une première partie de l'étude, une description de l'écoulement moyen est obtenue par le biais de relevés anémométriques et de visualisations réalisées dans les trois directions normales. Les résultats montrent, d'une part, l'influence du nombre de Reynolds dépitant et du rapport d'injection sur différentes caractéristiques de l'écoulement moyen et, d'autre part, nous permettent d'effectuer une topologie relativement fine de la structure de l'écoulement. Dans une seconde partie, nous nous attachons à décrire l'aspect instationnaire de l'interaction caractérise principalement par la présence de différentes structures tourbillonnaires (tubes tourbillonnaires transversaux) au niveau des frontières supérieures et inférieures du jet. Les relevés spatio-fréquentiels relatifs aux structures inférieures montrent que la perte de stabilité du jet est liée, pour de faibles vitesses, à un système d'amplification dans lequel différents phénomènes sont couples (sillage - kelvin-helmholtz et amplification due à la géométrie elliptique des tourbillons contrarotatifs longitudinaux). Enfin, nous nous intéressons aux différentes évolutions des structures cohérentes à l'aval de l'injection (déchirement, détachement, destruction par impact, coalescence tourbillonnaire). Une attention plus particulière est portée au mode de coalescence tourbillonnaire qui se révèle être un processus purement tridimensionnel

Cette thèse est consacrée à l’étude expérimentale d’un jet en interaction avec un écoulement transverse de paroi (Jet In Cross-Flow, JICF). L’écoulement est monophasique et isotherme. Le ratio des vitesses (VR) de jet et d’écoulement est bas, et le jet est affleurant à la paroi, avec des géométries d’injection diverses : circulaires, elliptiques, rectangulaires, et chevrons. Cette étude a été réalisée en canal hydraulique à l’aide d’une méthode de vélocimétrie volumique optique (V3V) qui permet la mesure instantanée des 3 composantes du champ de vitesses, et l’ensemble du processus expérimental a été optimisé. La physique du JICF est analysée à l’aide des champs moyen et instantané, de statistiques et du suivi spatial de structure tourbillonnaire cohérentes. L’influence du VR sur la topologie d’écoulement est étudiée, et met en évidence l’existence d’une transition de soufflage à très bas ratios de vitesse. Nous étudions en détail les trajectoires et l’évolution des intensités tourbillonnaires des vortex composant le JICF, et un nouveau scaling de trajectoire est proposé. Les outils développés pour l’analyse du JICF rond ont été appliqués aux JICF non circulaires. La géométrie d’injection chevron conserve à la fois une intensité tourbillonnaire élevée et une trajectoire basse de jet, maximisant ainsi l’effet sur la couche limite. L’ensemble de ces résultats permettent une meilleure connaissance des jets transverses à bas VR, et seront très utiles pour la conception d’expériences de contrôle d’écoulement, en apportant des critères quantitatifs pour choisir les bons paramètres physiques et géométriques définissant les générateurs de vortex fluidiques

La première partie de l'étude s'intéresse à la modélisation de l'impact d'un jet de gaz plan et mince sur une paroi plane en vue d'en déduire les distributions de pression et de contrainte de cisaillement sur la paroi. Dans la deuxième partie, ces résultats sont utilisés pour étudier le comportement d'un film liquide visqueux entraîné par le déplacement vertical d'une bande et soumis à l'action d'un jet. Les actions du jet sur la surface sont déterminées par un calcul numérique en utilisant un schéma de type volume fini. L’écoulement d'un jet bidimensionnel, turbulent et compressible sur une plaque plane est modélisé en utilisant le modèle de turbulence k- avec des fonctions de paroi. Pour réduire l'influence du maillage près de la paroi sur le calcul de la contrainte de cisaillement pariétale, une loi de paroi hybride est proposée en utilisant simultanément la loi de paroi logarithmique et sa forme généralisée. Les distributions de pression et de contrainte de cisaillement sont calculées et validées par des mesures expérimentales. L’équation du mouvement du film liquide est écrite en considérant le terme d'accélération, négligé dans les études précédentes. Le modèle est appliqué a un processus de galvanisation et validé par des résultats expérimentaux obtenus dans des conditions diverses

L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL EST DE CONTRIBUER A LA MODELISATION EXPERIMENTALE ET NUMERIQUE DE L'INTERACTION D'UNE INJECTION PERPENDICULAIRE DE PAROI A TAUX D'INJECTION R (RAPPORT DES DEBIT-MASSES) VOISINS DE 1 POUR LESQUELS LES MODELES NUMERIQUES CONSTRUITS POUR LES CAS A FORTS TAUX NE SONT PAS ADAPTES. ON ANALYSE EN DETAIL L'ECOULEMENT AU VOISINAGE DE L'ORIFICE D'UN JET CIRCULAIRE, DE 100 MM DE DIAMETRE, EMIS A R=0,56 A TRAVERS UNE COUCHE LIMITE MINCE DE PLAQUE PLANE DANS UN ECOULEMENT A 16 M/S. DES MESURES DE VITESSE ET DE PRESSIONS MOYENNES ET DES VISUALISATIONS DECRIVENT L'INTERACTION. ELLES SONT COMPLETEES PAR DES MESURES INSTANTANEES DE VITESSE QUI METTENT EN EVIDENCE DES PHENOMENES INSTATIONNAIRES DONT ON DETAILLE LE MECANISME ET LES EFFETS SUR LE JET. ON COMPARE L'EXPERIENCE A UNE MODELISATION INTEGRALE DU JET ET AU RESULTAT D'UNE SIMULATION NUMERIQUE STATIONNAIRE ET TURBULENTE UTILISANT LE CODE NATUR3D DEVELOPPE PAR L'ECOLE CENTRALE DE LYON. CELUI-CI REPRESENTE BIEN LA REGION IMMEDIATE DE L'ORIFICE ET, PLUS EN AVAL, LA PARTIE SUPERIEURE DU JET. L'ANALYSE DES DIFFERENCES ENTRE CETTE SIMULATION NUMERIQUE ET L'EXPERIENCE, POUR L'ECOULEMENT ENTRE LA PAROI ET LA PARTIE INFERIEURE DU JET, PERMET DE QUANTIFIER L'EFFET DE L'INSTATIONNARITE SUR LE COMPORTEMENT MOYEN DU JET. L'ETUDE EST ETENDUE, SUR LE PLAN EXPERIMENTAL, A L'EFFET DE DEUX PARAMETRES IMPORTANTS POUR LES APPLICATIONS: L'EPAISSEUR DE LA COUCHE LIMITE DE PAROI ET L'EFFET DU NOMBRE DE MACH. ON ETUDIE LE PREMIER EN INCOMPRESSIBLE AVEC D/D=0,9 ET LE SECOND A M=0,8

L'ETUDE CONCERNE LES CONDITIONS D'APPARITION ET DE DEVELOPPEMENT DES STRUCTURES TOURBILLONNAIRES PRENANT NAISSANCE PAR L'INTERACTION ENTRE UN JET CIRCULAIRE ET UN ECOULEMENT TRANSVERSAL. DES VISUALISATIONS PAR TOMOGRAPHIE LASER ONT PERMIS DE DISTINGUER: UNE FILE D'ENROULEMENTS ENTOURANT LA FRONTIERE DU JET. CES STRUCTURES, SIMILAIRES AUX ANNEAUX TORIQUES DANS LE CAS DU JET LIBRE, SONT CONSTITUEES DE LA VORTICITE DE LA COUCHE LIMITE QUI SE DEVELOPPE DANS LE TUBE D'INJECTION. UN TOURBILLON EN FER A CHEVAL, SITUE EN AMONT DU TUBE D'INJECTION, CREE UNE ZONE D'ECOULEMENT RETOUR DE FAIBLE EPAISSEUR CONFINEE TRES PRES DE LA PAROI. IL EST PROVOQUE PAR LA CONCENTRATION DE VORTICITE DE LA COUCHE LIMITE AMONT EN RAISON DU BLOCAGE DE L'ECOULEMENT PRINCIPAL PAR LE JET. UNE PAIRE DE TOURBILLONS CONTRAROTATIFS DOMINE LE CHAMP LOINTAIN. CES STRUCTURES JUMELLES RESULTENT D'UNE RECOMBINAISON DES VORTICITES PRODUITES PAR LA COUCHE LIMITE DU TUBE D'INJECTION ET PAR CELLE DE LA PAROI EN AMONT DE L'INJECTION. UNE SECONDE PAIRE DE TOURBILLONS SITUEE TRES PRES DE LA PAROI DANS LE SILLAGE DU JET PERMET A UNE PARTIE DU FLUIDE DE REMONTER EN DIRECTION DE L'ORIFICE D'INJECTION. DES TOURBILLONS DE SILLAGE INDUITS PAR LA REORGANISATION DES DIFFERENTES SOURCES DE VORTICITE. ILS PARTICIPENT ACTIVEMENT AU DEVELOPPEMENT DE LA PAIRE DE TOURBILLONS CONTRAROTATIFS EN AVAL. UNE ETUDE DE L'INSTABILITE LONGITUDINALE, QUI DONNE NAISSANCE AUX TOURBILLONS ENTOURANT LE JET, A ETE REALISEE AU MOYEN D'UNE ANALYSE D'IMAGES ET D'UN TRAITEMENT STATISTIQUE. ELLE MONTRE UNE TRES FORTE INFLUENCE DU RAPPORT DE VITESSE (ET DANS UNE MOINDRE MESURE CELLE DU NOMBRE DE REYNOLDS DE L'ECOULEMENT PRINCIPAL) SUR LES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DE L'INSTABILITE (LONGUEUR D'ONDE, PERIODE, VITESSE DE CONVECTION). LE TRAVAIL A ETE COMPLETE PAR LA MESURE DES TROIS COMPOSANTES DE LA VITESSE (ET DES DIFFERENTS TAUX DE FLUCTUATIONS) PAR ANEMOMETRIE LASER. LES RESULTATS AINSI OBTENUS PERMETTENT D'ANALYSER LE CARACTERE COMPLEXE DE L'ECOULEMENT DANS LE VOISINAGE IMMEDIAT DE L'ORIFICE D'INJECTION. LA COMPLEMENTARITE ENTRE CES MESURES ET LES VISUALISATIONS REALISEES POUR UNE MEME CONFIGURATION A PERMIS DE CONFIRMER LES CONDITIONS DE FORMATIONS DES STRUCTURES TOURBILLONNAIRES

Summary: A technical method is given for calculating the axial interference velocity of a propeller. The method involves the use of certain weight functions P, Q, and F. Numerical values for the weight functions are given for two-blade, three-blade, and six-blade propellers.

This publication results from a technical meeting on phenomenology and technologies relevant to in-vessel melt retention (IVMR) and ex-vessel corium cooling (EVCC). The purpose of the publication is to capture the state of knowledge, at the time of that meeting, related to phenomenology and technologies as well as the challenges and pending issues relevant to IVMR and EVCC for water cooled reactors by summarizing the information provided by the meeting participants in a form useful to practitioners in Member States.