Analyse de la dynamique

V. Daru, N. Delprat, Y. Fraigneau, F. Lusseyran, L. Pastur, S. Pellerin, B. Podvin, D. Sciamarella and C. Tenaud

Les écoulements en situation réel, naturelle ou technique, sont généralement marqués par la variation en temps et en espace des grandeurs locales qui les caractérisent, vitesse, pression, densité, etc. Cependant l’interaction du fluide avec les solides qui l’entoure, ou plus généralement les conditions aux limites, réduisent l’étendue de la gamme des échelles spatio-temporelles présentes effectivement. Il est alors possible de compléter l’approche statistique par une analyse de l’interaction entre ces structures.

C'est pourquoi dans ce thème on privilégie l’étude physique d’écoulements instationnaires modèles et la compréhension des phénomènes dynamiques fondamentaux, au travers de la caractérisation spatio-temporel des structures cohérentes. Les moyens mis en œuvre et développés vont de la simulation numérique performante, à des expériences originales, en passant par le développement de méthodes d’analyse avancées, telles que, des décompositions modales, l’identification de structures cohérentes lagrangiennes, les outils de l’analyse des systèmes dynamiques non linéaires.

Ces développements méthodologiques s’appuient sur l’étude de configurations d’écoulement académiques ou appliquées, comme l’écoulement en cavité ouverte, l’écoulement autour d’une plaque épaisse, les jets pulsants (instationnarité du jet glottal), l’interaction entre deux cavités face à face, etc.

 

Diagramme spatio-temporel 3D: Structures transversales prenant naissance dans la cavité ouverte : diagramme spatio(x,y)-temporel . Iso-surfaces de la vorticité issue du champ de vitesse mesuré par PIV résolue en temps [J. Basley PhysFluids 25, 2013]

 

L’activité du thème peut être illustrée par cinq études :

 

  • Ecoulement en Cavité Ouverte : (N. Delprat,Y. Fraigneau, F. Lusseyran, L. Pastur, J. Basley, C. Douay, F. Guéniat; in collaboration through the LIA PMF and the STICAM-Sud program, with A. Cammilleri (LFD, UBA), J. Carlier (FLUMINENCE, INRIA), E. Memin (FLUMINENCE, INRIA) and, G. Artana (LFD, UBA)) : Etude du couplage entre la dynamique transversale et la dynamique axiale dominée par les instabilités de la couche de cisaillement.
  • Ecoulement autour d’une Plaque Epaisse (Y. Fraigneau, F., B. Podvin and C. Tenaud) :Analyse modale par POD du champ de vitesse 3D obtenu par DNS. Etude des effets d’un forçage en amont de la plaque.
  • Jets Pulsés et Production Vocale (D. Sciamarella, I. Delbende, And F. Lusseyran en collaboration avec G. Artana, Univ. de Buenos-Aires et par le LIA PMF avec P. Audier postdoc).
  • Interaction entre Deux Cavités Ouvertes face à face (D. Sciamarella, F. Lusseyran, L. Pastur& Y Fraigneau, en collaboration avec G. Artana de l’Univ. of Buenos-Aires et par le LIA PMF avec F. Tuerke’s thesis in co-tutorship) : Etude en fonction des 2 paramètres de contrôle que sont la distance séparant les deux cavités et la vitesse de l’air, s’appuie sur des DNS 2D et 3D, l’analyse de stabilité linéaire et l’expérience en soufflerie.
  • Sillage derrière un Corps d’Ahmed (S. Pellerin, B. Podvin, L. Pastur) : Etude de la dynamique tourbillonnaire et de la bistabilité du sillage en fonction de la garde au sol du véhicul.
  • Jets Allongés et Production Vocale (D. Sciamarella et I. Delbende en collaboration avec G. Artana, Univ. de Buenos-Aires et par le LIA PMF avec P. Audier postdoc). La dynamique du champ 3D de l’écoulement issu d’une fente allongée aux dimensions de la glotte est étudiée expérimentalement à l’aide d’actionneurs plasma et des mesures STEREO-PIV. Nous proposons des modèles théoriques décrivant la dynamique tourbillonnaire, en nous appuyant sur ces observations et sur des simulations numériques.

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