LA TRANSITION A LA TURBULENCE D'UN SILLAGE DERRIERE UN OBSTACLE (BI OU TRIDIMENSIONNEL) EST ETUDIEE PAR SIMULATION NUMERIQUE DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES INSTATIONNAIRES. LE CODE DE CALCUL QUI A ETE CONCU DANS CE BUT UTILISE UNE METHODE MIXTE PSEUDO-SPECTRALE/DIFFERENCES FINIES D'ORDRE ELEVE. DANS UN PREMIER TEMPS, ON ETUDIE DE FACON DETAILLEE LE DEVELOPPEMENT INITIAL LINEAIRE DES INSTABILITES INFLEXIONNELLES ET LE ROLE JOUE PAR UNE STRATIFICATION STABLE EN DENSITE. LES CARACTERISTIQUES DU CHAMP D'ONDES DE GRAVITE INTERNES, A L'EXTERIEUR DU SILLAGE, SONT EXAMINEES A LA LUMIERE DES RESULTATS DE LA THEORIE LINEAIRE DANS L'APPROXIMATION WKB. ON A PU, DE LA SORTE, IDENTIFIER DIFFERENTS REGIMES HYDRODYNAMIQUES EN FONCTION DU NOMBRE DE FROUDE. LE DEVELOPPEMENT ULTERIEUR NON LINEAIRE DES INSTABILITES ET LA FORMATION DE STRUCTURES TOURBILLONNAIRES DISTINCTES SONT ANALYSES TANT D'UN POINT DE VUE TOPOLOGIQUE QUE QUANTITATIF. L'ACCENT EST MIS SUR LES MECANISMES D'INSTABILITE SECONDAIRE QUI ABOUTISSENT A L'EMERGENCE DE STRUCTURES LONGITUDINALES DANS UNE ALLEE TOURBILLONNAIRE DE KARMAN. CETTE ETUDE EST REALISEE EN TRANSITION NATURELLE OU FORCEE, AINSI QU'A GRAND NOMBRE DE REYNOLDS A L'AIDE D'UNE MODELISATION ORIGINALE DES ECHELLES SOUS-MAILLE. EN PRESENCE D'UNE STRATIFICATION, ON S'EST INTERESSE AU CHAMP D'ONDE DE GRAVITE EMIS PAR UNE ALLEE TOURBILLONNAIRE DANS LE SILLAGE D'UNE SPHERE. LA SIGNATURE DU CHAMP D'ONDE AINSI QUE LES POSSIBILITES DE PROPAGATION A L'EXTERIEUR DU SILLAGE ONT ETE CARACTERISEES POUR DIFFERENTS NOMBRES DE FROUDE

The decision of the General Assembly of the International Union of Theoretical and Applied Mechanics to organize a Symposium on Dynamics of Slender Vortices was greeted with great enthusiasm. The acceptance of the proposal, forwarded by the Deutsches Komitee fiir Mechanik (DEKOMECH) signalized, that there was a need for discussing the topic chosen in the frame the IUTAM Symposia offer. Also the location of the symposium was suitably chosen: It was decided to hold the symposium at the RWTH Aachen, where, years ago, Theodore von Karman had worked on problems related to those to be discussed now anew. It was clear from the beginning of the planning, that the symposium could only be held in the von Karman-Auditorium ofthe Rheinisch-Westfalische Technische Hochschule Aachen, a building named after him. The symposium was jointly organized by the editors of this volume, strongly supported by the local organizing committee. The invitations of the scientific committee brought together scientists actively engaged in research on the dynamics of slender vortices. It was the aim of the committee to have the state of the art summarized and also to have the latest results of specific problems investigated communicated to the participants of the symposium. The topics chosen were asymptotic theories, numerical methods, vor tices in shear layers, interaction of vortices, vortex breakdown, vortex sound, and aircraft and helicopter vortices.

This single-volume work gives an introduction to the fields of transition, turbulence, and combustion modeling of compressible flows and provides the physical background for today’s modeling approaches in these fields. It presents basic equations and discusses fundamental aspects of hydrodynamical instability.

Le contexte général de cette étude concerne l’impact des traînées de condensation, ces fameux panaches blancs fréquemment observés dans le sillage des avions, sur l’atmosphère. D’un point de vue aérodynamique, la formation des traînées de condensation se caractérise par l’interaction entre un jet turbulent et un tourbillon de sillage. L’objectif de cette thèse est de contribuer à une meilleure compréhension des phénomènes thermiques et dynamiques mis en jeu dans cet écoulement. Ce travail repose sur la résolution numérique des équations de Navier-Stokes, et de conservation de l’énergie, formulées pour le cas d’un écoulement tridimensionnel, instationnaire et compressible. Deux approches sont considérées: la simulation numérique directe et la simulation des grandes échelles. Une simulation temporelle de la transition à la turbulence d’un jet rond non-isotherme est effectuée sans tenir compte du champ tourbillonnaire. A l’issue de cette simulation, un modèle de tourbillon de sillage est superposé à l’écoulement de jet. La première partie de cette thèse présente les deux approches, les différents modèles de sous-maille choisis pour les simulations des grandes échelles, ainsi que les méthodes numériques employées. La deuxième partie est consacrée à la simulation de l’écoulement de jet, et ici, l’objectif est de déterminer le modèle de sous-maille approprié à cette configuration d’écoulement. La troisième partie est dédiée à la simulation de l’interaction entre le jet et le tourbillon de sillage. Les résultats sont comparés à ceux issue d’une campagne d’essais. Les simulations ont démontré le développement de grosses structures de la turbulence autour du cœur tourbillonnaire, dans lesquelles se concentre le champ de température

Following a longstanding tradition of the Les Houches Summer Schools, this book uses a pedagogically presented and accessible style to treat 2D and 3D turbulence from the experimental, theoretical and computational points of view.

Large-Eddy Simulations of Turbulence is a reference for LES, direct numerical simulation and Reynolds-averaged Navier-Stokes simulation.

The realism of large scale numerical ocean models has improved dra matically in recent years, in part because modern computers permit a more faithful representation of the differential equations by their algebraic analogs. Equally significant, if not more so, has been the improved under standing of physical processes on space and time scales smaller than those that can be represented in such models. Today, some of the most challeng ing issues remaining in ocean modeling are associated with parameterizing the effects of these high-frequency, small-space scale processes. Accurate parameterizations are especially needed in long term integrations of coarse resolution ocean models that are designed to understand the ocean vari ability within the climate system on seasonal to decadal time scales. Traditionally, parameterizations of subgrid-scale, high-frequency mo tions in ocean modeling have been based on simple formulations, such as the Reynolds decomposition with constant diffusivity values. Until recently, modelers were concerned with first order issues such as a correct represen tation of the basic features of the ocean circulation. As the numerical simu lations become better and less dependent on the discretization choices, the focus is turning to the physics of the needed parameterizations and their numerical implementation. At the present time, the success of any large scale numerical simulation is directly dependent upon the choices that are made for the parameterization of various subgrid processes.