UN MONTAGE EXPERIMENTAL PERMET DE GENERER UN ECOULEMENT TURBULENT HOMOGENE, MIS EN ROTATION SOLIDE A L'AIDE D'UNE PARTIE ROTATIVE, PUIS SOUMIS A UNE CONTRACTION AXISYMETRIQUE. LE CHAMP DE VITESSE EST SONDE A L'AVAL DE CE DISPOSITIF AU MOYEN DE FILS CHAUDS. LES QUANTITES TURBULENTES ISSUES DE CES MESURES MONTRENT QUE LA CONTRACTION CREE UNE IMPORTANTE ANISOTROPIE PRINCIPALEMENT SITUEE SUR LES GRANDEURS LONGITUDINALES; LA ROTATION SEMBLE ATTENUER CE PHENOMENE. UNE ANALYSE SPECTRALE DE LA PARTIE LINEAIRE DES EQUATIONS CONFIRME LE ROLE PREPONDERANT DE LA ROTATION SUR CES TERMES EN PRESENCE D'ANISOTROPIE. LE CALCUL SPECTRAL DU TERME DE PRESSION LINEAIRE COMPARE A SA MODELISATION DANS L'ESPACE PHYSIQUE MONTRE LA DEFAILLANCE DES MODELES PHYSIQUES SIMPLES EN PRESENCE DE ROTATION

L'ETUDE THEORIQUE DES CARACTERISTIQUES ANISOTROPES D'UNE TURBULENCE HOMOGENE SOUMISE A DES GRADIENTS MOYENS PLANS EST ABORDEE DANS L'ESPACE SPECTRAL. DIFFERENTS COUPLAGES DU TAUX DE ROTATION/DEFORMATION SONT EXAMINES DE PART ET D'AUTRE DU CAS CENTRAL DE CISAILLEMENT PUR. LA RESOLUTION DU PROBLEME LINEAIRE EST REALISEE SUR L'EQUATION DU SPECTRE DE LA FLUCTUATION DE VITESSE. LA SOLUTION NUMERIQUE EST DETAILLEE DANS LE CAS DES ECOULEMENTS ELLIPTIQUES AFIN DE FAIRE LE LIEN AVEC LES ETUDES DE STABILITE DE CES ECOULEMENTS PERIODIQUES. L'APPROCHE NON LINEAIRE PORTE SUR L'EQUATION DU TENSEUR SPECTRAL D'ORDRE 2. UNE FERMETURE DU TYPE EDQNM EST UTILISEE POUR DECRIRE L'EVOLUTION DES CORRELATIONS TRIPLES. LE CALCUL DU TERME NON LINEAIRE DE L'EQUATION DE CRAYA EST SIMPLIFIE EN UTILISANT UNE DECOMPOSITION EN HARMONIQUES SPHERIQUES POUR LE TENSEUR D'ORDRE 2. L'ETUDE EXPERIMENTALE, MENEE PARALLELEMENT, FOURNIT LES EVOLUTIONS ANISOTROPES DES TENSIONS DE REYNOLDS POUR LES CAS DE COUPLAGE SUIVANTS: DEFORMATION PURE PLANE, DEFORMATION DOMINANTE, CISAILLEMENT PUR ET ROTATION DOMINANTE. LES RESULTATS LINEAIRES DONNENT LES TENDANCES DE L'ANISOTROPIE. PAR CONTRE, LE CALCUL NON LINEAIRE SE HEURTE A UN PROBLEME DE REALISABILITE DU TENSEUR SPECTRAL. CET ECUEIL TEND A PROUVER QUE LE DEGRE DE TRONCATURE DES SERIES D'HARMONIQUES SPHERIQUES, CHOISI EGAL A 2, POUR UNE SIMPLIFICATION DE LA MODELISATION, EST TROP BAS

La rotation a une influence certaine sur la turbulence homogène par le biais des forces de Coriolis. Ces effets, mal pris en compte par les modélisations classiques, nécessitent une approche plus élaborée. Un recours possible est la recherche d'informations dans l'espace spectral où les différents termes de l'équation du tenseur spectral ont une signification physique plus facile à appréhender. Ainsi a-t'il été mis clairement en evidence une partition de l'anisotropie en une composante caractérisant la directivité du champ énergétique et une composante définissant sa polarisation. Cette séparation s'accompagne de comportements différents tant sur les termes linéaires que non linéaires et permet une modélisation en accord avec les phénomènes observés. Une extension à une turbulence homogène soumise à une déformation plus générale a été proposée dans le cadre de ce travail. Malheureusement, les résultats laissent supposer qu'il est nécessaire d'appliquer un développement au second ordre et il a été préféré une modélisation provenant d'une étude américaine de W.C. Reynolds, cette dernière se rattachant a la théorie spectrale. Un modèle construit à partir de ces divers éléments a été implanté au sein d'un code de calcul Navier Stokes sur une configuration de type canal plan avec effets de rotation. Cette étude permet donc d'avoir une base de travail confortable, afin d'obtenir une modélisation future dont les résultats devraient s'avérer probants.

This book provides state-of-the-art results and theories in homogeneous turbulence, including anisotropy and compressibility effects with extension to quantum turbulence, magneto-hydodynamic turbulence and turbulence in non-newtonian fluids. Each chapter is devoted to a given type of interaction (strain, rotation, shear, etc.), and presents and compares experimental data, numerical results, analysis of the Reynolds stress budget equations and advanced multipoint spectral theories. The role of both linear and non-linear mechanisms is emphasized. The link between the statistical properties and the dynamics of coherent structures is also addressed. Despite its restriction to homogeneous turbulence, the book is of interest to all people working in turbulence, since the basic physical mechanisms which are present in all turbulent flows are explained. The reader will find a unified presentation of the results and a clear presentation of existing controversies. Special attention is given to bridge the results obtained in different research communities. Mathematical tools and advanced physical models are detailed in dedicated chapters.

This book contains contributions by former students, colleagues and friends of Professor John L. Lumley, on the occasion of his 60th birthday, in recognition of his enormous impact on the advancement of turbulence research. A variety of experimental, computational and theoretical topics, including turbulence modeling, direct numerical simulations, compressible turbulence, turbulent shear flows, coherent structures and the Proper Orthogonal Decomposition are contained herein. The diversity and scope of these contributions are further acknowledgment of John Lumley's wide ranging influence in the field of turbulence. The large number of contributions by the authors, many of whom were participants in The Lumley Symposium: Recent Developments in Turbulence (held at ICASE, NASA Langley Research Center on November 12 & 13, 1990), has presented us with the unique opportu nity to select a few numerical and theoretical papers for inclusion in the journal Theoretical and Computational Fluid Dynamics for which Professor Lumley serves as Editor. Extended Abstracts of these pa pers are included in this volume and are appropriately marked. The special issue of TCFD will appear this year and will serve as an additional tribute to John Lumley. As is usually the case, the efforts of others have significantly eased our tasks. We would like to express our deep appreciation to Drs. R.

Cette thèse s’intéresse à la turbulence incompressible homogène et anisotrope, et plus particulièrement à l’effet d’une rotation solide et d’un champ magnétique uniforme et stationnaire. En plus des simulations numériques directes (DNS), nous présentons également un modèle synthétique de turbulence (Kinematic Simulation ou KS) construit à partir d’une superposition de modes de Fourier, et au sein duquel la dynamique linéaire (basée sur la Rapid Distorsion Theory) peut être incluse. Dans un premier temps, l’effet de la rotation solide est étudié avec un effort particulier porté sur les corrélations en deux-temps. Une comparaison entre DNS et KS est proposée dans le cas isotrope comme dans le cas en rotation. Dans le contexte aéroacoustique, on montre dans quelle mesure la rotation modifie l’émission acoustique d’une turbulence homogène. L’effet d’un champ magnétique est ensuite considéré et l’anisotropie de l’écoulement est étudiée en fonction du nombre de Reynolds magnétique. Il est montré dans quelle mesure la turbulence magnétohydrodynamique quasi-statique est similaire à la turbulence “deux-dimensions trois-composantes” du fait de la dissipation Joule anisotrope et comment l’écoulement restaure son isotropie lorsque le nombre de Reynolds magnétique croît. Enfin, l’effet couplé d’une rotation et d’un champ magnétique est considéré. Les propriétés énergétiques ainsi que l’anisotropie sont étudiés et une étude paramétrique en fonction du nombre d’Elsasser est proposée.

obtained are still severely limited to low Reynolds numbers (about only one decade better than direct numerical simulations), and the interpretation of such calculations for complex, curved geometries is still unclear. It is evident that a lot of work (and a very significant increase in available computing power) is required before such methods can be adopted in daily's engineering practice. I hope to l"Cport on all these topics in a near future. The book is divided into six chapters, each· chapter in subchapters, sections and subsections. The first part is introduced by Chapter 1 which summarizes the equations of fluid mechanies, it is developed in C~apters 2 to 4 devoted to the construction of turbulence models. What has been called "engineering methods" is considered in Chapter 2 where the Reynolds averaged equations al"C established and the closure problem studied (§1-3). A first detailed study of homogeneous turbulent flows follows (§4). It includes a review of available experimental data and their modeling. The eddy viscosity concept is analyzed in §5 with the l"Csulting ~alar-transport equation models such as the famous K-e model. Reynolds stl"Css models (Chapter 4) require a preliminary consideration of two-point turbulence concepts which are developed in Chapter 3 devoted to homogeneous turbulence. We review the two-point moments of velocity fields and their spectral transforms (§ 1), their general dynamics (§2) with the particular case of homogeneous, isotropie turbulence (§3) whel"C the so-called Kolmogorov's assumptions are discussed at length.