UN JET DE FLUIDE SOUMIS A UN ECOULEMENT TRANSVERSAL GENERE UNE DYNAMIQUE TRES COMPLEXE, DONT LA DESCRIPTION ET LA PREDICTION CONSTITUENT UN ENJEU TANT FONDAMENTAL QU'INDUSTRIEL. L'ETUDE S'APPUIE SUR UNE CORRELATION ETROITE ENTRE L'APPROCHE EXPERIMENTALE ET LA SIMULATION NUMERIQUE DE L'ECOULEMENT. LA CONFIGURATION ETUDIEE CONCERNE UNE BUSE DE SECTION RECTANGULAIRE AYANT UN RAPPORT D'ASPECT DE 2. L'ECOULEMENT TRANSVERSE ET CELUI DU JET SONT TURBULENTS. LES RAPPORTS DE VITESSES U#J/U#T SONT COMPRIS ENTRE 3 ET 6. L'EXPERIMENTATION EST SUCCESSIVEMENT CONDUITE EN CANAL A EAU ET EN SOUFFLERIES. LES RESULTATS PROVIENNENT DE L'ANALYSE DES VISUALISATIONS AINSI QUE DE L'EXPLOITATION DES MESURES DU CHAMP INSTANTANE DE VITESSE ET DE TEMPERATURE PAR VELOCIMETRIE A 2 FILS CHAUDS CROISES ET FIL FROID ET PAR VELOCIMETRIE LASER A EFFET DOPPLER. LES MESURES SONT POUR L'ESSENTIEL REALISEES DANS LE PLAN MEDIAN DU JET. LA NOTION DE LIGNE CENTRALE DU JET EST D'ABORD DEFINIE ET QUANTIFIEE. ENSUITE UNE APPROCHE METROLOGIQUE ORIGINALE PERMET DE MESURER LES GRANDEURS MOYENNES ET LEURS FLUCTUATIONS DANS UN REPERE DE FRENET PORTE PAR LES LIGNES DE COURANT. L'ANALYSE STATISTIQUE DES FLUCTUATIONS PERMET LA DETERMINATION DES ECHELLES DE TURBULENCE, DES FLUX TURBULENTS ET DU NOMBRE DE PRANDTL ASSOCIE. L'ANALYSE FREQUENTIELLE DES DONNEES MONTRE LE CARACTERE FORTEMENT INSTATIONNAIRE DE L'ECOULEMENT. UNE FREQUENCE CARACTERISTIQUE EMERGE NETTEMENT DES QUE LA VITESSE DU JET EST SUFFISANTE. ELLE CORRESPOND A UN NOMBRE DE STROUHAL DE 0.1. LA SIMULATION NUMERIQUE EN VOLUMES FINIS EST MENEE SELON UNE APPROCHE STATIONNAIRE PUIS INSTATIONNAIRE. LA SOLUTION STATIONNAIRE NE CONVERGE PAS VERS LA MOYENNE DES SOLUTIONS INSTATIONNAIRES QUI SE REVELE SEULE EN TRES BONNE CONCORDANCE AVEC L'EXPERIENCE, TANT SUR LES VALEURS MOYENNES QUE SUR LA PREDICTION DES STRUCTURES SPATIO-TEMPORELLES. L'EMISSION PAR UNE BUSE RECTANGULAIRE NE MODIFIE PAS QUALITATIVEMENT L'ORGANISATION SPATIALE ET TEMPORELLE DE L'ECOULEMENT OBSERVE EN BUSE CIRCULAIRE. EN REVANCHE, LA SYNTHESE DE NOS RESULTATS PERMET D'UNE PART DE PRECISER QUANTITATIVEMENT LES CHAMPS DE VITESSE ET DE TEMPERATURE DANS LA CONFIGURATION ETUDIEE ET D'AUTRE PART, DE COMPLETER LA DESCRIPTION HABITUELLEMENT ADMISE DE L'EVOLUTION TEMPORELLE DES DEUX VORTEX CONTRAROTATIFS MARQUANT LE DEVELOPPEMENT DU JET.

Analyse des phénomènes de transport entre le jet et l'écoulement extérieur. Les équations de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l'énergie sont écrites dans un repère curviligne base sur la trajectoire du jet. Détermination du champ de vitesse induit par le jet

Cette étude a pour but de prédire les trajectoire de jets issus des inverseurs de poussée. Ces dispositifs équipent les avions et génèrent une contre-poussée qui permet de freiner l'appareil lorsque celui-ci est au sol en phase d'atterrissage. L'écoulement sort des inverseurs de poussée sous forme de jet. Un tel écoulement est complexe et s'étend sur une grande distance. Nous avons alors opté pour la méthode particulaire de type « Vortex Blob ». Le domaine d'étude est infini, la résolution est instationnaire et la discrétisation limitée aux zones rotationnelles. Celles-ci se retrouvent sous forme de particules porteuses d'une information tourbillonnaire que l'on suit dans leur mouvement de manière lagrangienne. Dans un premier temps, nous passons en revue tous les types d'écoulement de jet et nous ressortons les principales caractéristiques, notamment pour l'écoulement de jet à buse débouchant dans un écoulement transverse où une paire de tourbillons contra-rotatifs apparaît et persiste loin en aval. L'activité tourbillonnaire est intense et l'évolution du jet varie selon le rapport d'injection du jet (vitesse du jet rapporté à la vitesse de l'écoulement transverse). Nous abordons ensuite l'aspect numérique de l'étude présentant la méthode particulaire. Nous utilisons une méthode particulaire tridimensionnelle à laquelle nous avons adapté un algorithme rapide de type « Tree code », un remmaillage global de l'écoulement ainsi qu'un schéma de diffusion de type « Particle Strenght Exchange » qui peut prendre en compte un modèle de Simulation des Grandes Échelles (SGE). Le code est de plus entièrement parallélisé grâce aux librairies MPI. Puis, nous traitons de manière académique les simulations de jets transverses. Nous observons et étudions l'évolution des structures tourbillonnaires existantes dans de tels écoulements en fonction du rapport d'injection du jet, d'une variation temporelle de la vitesse initiale du jet, etc... Dans un dernier temps, nous présentons une méthode hybride de couplage entre des simulations eulériennes et nos simulation lagrangiennes pour traiter des cas industriels. Après une validation de ce méthode de couplage avec décomposition de domaine, nous présentons des simulation complètes d'un avion en phase d'atterrissage. Enfin, nous mettons en évidence un cas de ré ingestion déjà observé expérimentalement en soufflerie.

ON ETUDIE EXPERIMENTALEMENT L'INTERACTION DE JETS DE PAROI AVEC UN ECOULEMENT TRANSVERSAL COMPRESSIBLE UNIFORME (M=0,7-0,8), POUR DES TAUX MASSIQUES D'INJECTION FAIBLES (R

Un jet carré dans un écoulement transverse est étudié, expérimentalement, en régime inertiel et de convection mixte pour un nombre de Reynolds de 500 et des taux d’injection compris entre 0,17 et 2,13. Les visualisations de l’écoulement mettent en exergue les principales structures tourbillonnaires du champ proche. Le développement d’un dispositif de mesures couplées de la vitesse (PIV) et de la concentration (LIF) a permis d’obtenir des résultats résolus en temps. Leur exploitation met en évidence la topologie de l’écoulement et les grandeurs géométriques caractéristiques du mélange. Les mécanismes à l’origine de la déstabilisation de la frontière supérieure du jet sont exposés. Les mesures de vitesses par vélocimétrie par imagerie de particules tomographique quasi-résolues en temps permettent de décrire plus précisément des structures du sillage, notamment l’évolution des tourbillons ascendants et de la paire de tourbillons contrarotatifs. Des liens entre le mélange et le champ cinématique de l’écoulement sont établis. Une très faible variation de la masse volumique transforme l’écoulement. Le jet dense forme un bulbe, la structure en fer à cheval est intensifiée et de nouvelles structures tourbillonnaires apparaissent dans le sillage. Le bulbe, animé par les forces visqueuses et la poussée d’Archimède, est le lieu du mélange. La couche de cisaillement génère des tourbillons dont l’évolution est fortement influencée par le couple barocline. Une augmentation du taux d’injection modifie l’écoulement. Le mélange dans son sillage est amélioré sous l’influence des forces de flottabilité.