CE TRAVAIL A POUR OBJET L'ETUDE NUMERIQUE DE L'ECOULEMENT BIDIMENSIONNEL AUTOUR D'UN CYLINDRE CIRCULAIRE REPRESENTANT UN SYSTEME PORTANT. LE PROBLEME EST TRAITE PAR RESOLUTION DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES POUR UN FLUIDE VISQUEUX INCOMPRESSIBLE. LA PARTICULARITE DE CETTE ETUDE REPOSE DANS LA NATURE NON-UNIFORME DE LA FONCTION DE COURANT, DUE A L'ASPIRATION DU FLUIDE A TRAVERS UNE ZONE DU CONTOUR DU CYLINDRE, ET LA PRESENCE D'UN VOLET RADIAL DE SEPARATION DES ECOULEMENTS INTRADOS ET EXTRADOS, FAISANT APPARAITRE UN POINT SINGULIER. LE MODELE NUMERIQUE UTILISE EST UN MODELE AUX DIFFERENCES FINIES D'ORDRE MIXTE 0(H2)/0(H4), COMBINE AVEC UN SCHEMA DE TYPE ADI. LA VECTORISATION ET L'OPTIMISATION DU CODE DE CALCUL SONT PRESENTEES COMME UNE PART SIGNIFICATIVE DE L'ENSEMBLE DU TRAVAIL. ON MET EN EVIDENCE LE CONTROLE DE LA COUCHE LIMITE PAR ASPIRATION, ET L'EVOLUTION DE CE CONTROLE EN FONCTION DU NOMBRE DE REYNOLDS, DONT L'INTERVALLE D'ETUDE EST 800

L'ETUDE D'UN ECOULEMENT LAMINAIRE, INCOMPRESSIBLE AUTOUR D'UN ET DE DEUX CYLINDRES EN LIGNE EST REALISEE PAR LA RESOLUTION NUMERIQUE DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES EN UTILISANT LA METHODE DES ELEMENTS FINIS SUR UNE FORMULATION VITESSE-PRESSION. LA TRANSITION ENTRE LES REGIMES D'ECOULEMENT STATIONNAIRE ET INSTATIONNAIRE POUR UN CYLINDRE ISOLE EST MISE EN EVIDENCE PAR UNE BIFURCATION DE HOPF-LANDAU. LES PARAMETRES PHYSIQUES QUI CARACTERISENT L'ECOULEMENT INSTATIONNAIRE COMME LE CHAMP DE VITESSE ET DE PRESSION, LES COEFFICIENTS DE TRAINEE ET DE PORTANCE, LE NOMBRE DE STROUHAL ET LE NOMBRE DE REYNOLDS CRITIQUE, ETC. SONT EVALUES POUR UN NOMBRE DE REYNOLDS INFERIEUR OU EGAL A 500. L'EFFET DES PAROIS LATERALES SUR LES COMPORTEMENTS DYNAMIQUES DE L'ALLEE DE TOURBILLONS DE BENARD-VON KARMAN EST ETUDIE EN FONCTION DU RAPPORT D'ASPECT. L'ECOULEMENT AUTOUR DE DEUX CYLINDRES EN LIGNE EST SIMULE EN FONCTION DE L'ECART ENTRE LES DEUX CYLINDRES. L'INFLUENCE DE L'ENTRAXE SUR LE CHAMP DE VITESSE, LA DISTRIBUTION DE PRESSION, LE NOMBRE DE STROUHAL, ETC. SONT MIS EN EVIDENCE. UN CHANGEMENT DISCONTINU DU CHAMP DE VITESSE POUR LE CYLINDRE AMONT EST OBSERVE. LES RESULTATS NUMERIQUES SONT COMPARES AVEC LES RESULTATS EXPERIMENTAUX ET NUMERIQUES OBTENUS PAR DIVERS AUTEURS ET UN BON ACCORD EST OBSERVE.

LE TRAVAIL DE THESE PRESENTE CONCERNE LA CARACTERISATION DE L'ECOULEMENT AUTOUR D'UN CYLINDRE CIRCULAIRE EN MOUVEMENT ACCELERE DANS UN FLUIDE AU REPOS ET LES DISSYMETRIES QUI EN DECOULENT. L'ETUDE EST EXPERIMENTALE ET NUMERIQUE. UN CODE DE CALCUL FONDE SUR UNE METHODE PARTICULAIRE LAGRANGIENNE A ETE MIS AU POINT ET A PERMIS UNE ANALYSE FINE DU SILLAGE GENERE. LA VITESSE DES PARTICULES EST CALCULEE EN UTILISANT LA FORMULE DE BIOT-SAVART. LES RECOUPEMENTS DES RESULTATS SUR LES EFFORTS SUBIS PAR LE CYLINDRE A PERMIS LA CARACTERISATION DU SILLAGE PROCHE EN REGIME SUBCRITIQUE : INFLUENCE DE L'ACCELERATION SUR LA ZONE DE RECIRCULATION ET LA FORMATION DES TOURBILLONS. ON MONTRE QUE L'ANALYSE DE L'ORGANISATION DES STRUCTURES TOURBILLONNAIRES PERMET DE CARACTERISER LES INTERACTIONS CYLINDRE-SILLAGE. CE CODE DE CALCUL A ETE COMPLETE PAR UN SOLVEUR ACOUSTIQUE CALCULANT LA PRESSION DIFFUSEE PAR LE SILLAGE. LA RESOLUTION EST OBTENUE PAR UNE METHODE INTEGRALE APPLIQUEE A L'EQUATIONS DE HELMHOLTZ DE LA PRESSION.

L'écoulement turbulent autour d'un cylindre circulaire à grand nombre de Reynolds est analysé expérimentalement en utilisant les techniques PIV, PIV Stéréoscopique et PIV haute cadence. Les nombres de Reynolds étudiés correspondent à l'entrée de l'écoulement dans le régime critique, marqué par la chute brutale de traînée. Le cylindre est placé en milieu confiné afin de permettre des comparaisons avec des simulations numériques effectuées sur un domaine réaliste. Une base de données permettant la validation et l'amélioration des modèles de turbulence pour les approches statistiques avancées est ainsi fournie. Une attention particulière est portée à la décomposition du mouvement en une composante organisée et une composante aléatoire. Pour ceci, la décomposition en moyenne de phase, puis la décomposition en modes propres orthogonaux (POD), sont appliquées et comparées. Les contributions de chacune des composantes du mouvement au tenseur des contraintes turbulentes sont ensuite analysées.

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

ADAPTATION ET VALIDATION D'UN CODE DE CALCUL PERMETTANT DE RESOUDRE LES EQUATIONS DYNAMIQUES ET THERMIQUES DE L'ECOULEMENT LAMINAIRE AUTOUR D'UN CYLINDRE POUR DES NOMBRES DE REYNOLDS DE 5 A 200. ANALYSE NUMERIQUE ET EXPERIMENTALE DES PROPRIETES PHYSIQUES DE L'ECOULEMENT. ON DISTINGUE LE CAS SYMETRIQUE ET LE CAS D'ALLEE TOURBILLONNAIRE

Ce travail concerne l'étude numérique et expérimentale de l'écoulement et des transferts de chaleur autour d'un cylindre circulaire poreux en écoulement croisé, soumis à de l'effusion non-isotherme (écoulement interne). Les régimes d'écoulement sont stationnaires et instationnaires, laminaires et turbulents. Deux modèles d'effusion sont proposés. Les manipulations expérimentales permettent de valider les simulations numériques et les modèles d'effusion. En particulier, l'anémométrie à fils chauds et fil froid permet de comparer les profils de vitesse et de température avec les simulations numériques. Un bon accord est constaté. Un couplage écoulement interne à la matrice poreuse / écoulement externe au cylindre est réalisé sous la forme d'une fonction externe au code numérique, prenant en compte les transferts radiatifs afin de déterminer la température de paroi à l'équilibre. Les performances de l'injection de liquide (transpiration) sont expérimentalement évaluées avec de l'eau et de l'éthanol et montrent une excellente efficacité du procédé. Enfin, l'influence de l'effusion sur les instabilités est étudiée. Il est constaté que l'effusion fait baisser la fréquence de détachement des tourbillons primaires et secondaires et modifie la structure de la couche de cisaillement. En présence d'effusion, une série de pics supplémentaires apparaît. En utilisant la théorie de stabilité linéaire, il est montré que les taux de croissance sont significativement affectés par l'effusion et que la structure du sillage proche, et notamment la zone absolument instable, est modifiée. Enfin, des simulations numériques 3-D ont permis de conclure que l'effusion réduit les phénomènes tridimensionnels.