Étude des instabilités d'un jet plan à masse volumique variable - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2004

Étude des instabilités d'un jet plan à masse volumique variable

Résumé

We study the influence of density variation on the development of primary instabilitiesof a plane jet by direct numerical simulation of the incompressible Navier-Stokes equations.Each numerical method and the structure of the program are presented in detail with aspecial focus on the way boundary conditions are set. To validate the overall numericalsimulation, we develop a linear analysis which provides results for a wide range of densityratio. Thanks to our non linear code, we study the convective/absolute transition of thevaricose mode when density is decreased for several profiles, including Bickley and top-hatlike, and prove that the linear marginal stability criterion is not su_cient to explain theobserved dynamics of the jet. For a top-hat like profile and values of the density ratioclose to unity, we observe dumped global modes. An hypothesis is proposed to explain thisphenomenon. A short experimental study ends this work: we insist on the used methodsand give information about the characteristic frequencies of the jet deduced from velocityand density measurements.
L'influence de la variation de masse volumique pour le développement des instabilités primaires d'un jet plan est étudiée par simulation numérique directe des équations deNavier-Stokes incompressibles. Chaque méthode numérique retenue ainsi que la construction du programme sont détaillées pas à pas en insistant particulièrement sur le choix desconditions aux limites. La méthode est validée par une étude linéaire qui présente des résultats pour une large gamme de valeurs du rapport de densité. À partir de ce code nonlinéaire, on étudie la transition convective/absolue subie par le mode variqueux lorsque lerapport de densité diminue pour di_érents profils dont le Bickley et le presque top-hat. Une remise en cause du critère de stabilité marginale est proposée. En outre, l'observation inattendue de modes globaux amortis pour les rapports de densité voisins de 1 dans le cas d'un profil presque top-hat nous conduit à proposer une hypothèse en étudiant l'équationanalytique implicite qui définit la relation de dispersion du mode variqueux pour un profiltop-hat. Une courte étude expérimentale dans laquelle on présente les différentes techniques employées, ainsi que les premières mesures de vitesse et de densité, complète ce travail, endonnant des informations sur les fréquences caractéristiques.
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Dates et versions

tel-00011653 , version 1 (21-02-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00011653 , version 1

Citer

Stéphane Ravier. Étude des instabilités d'un jet plan à masse volumique variable. Dynamique des Fluides [physics.flu-dyn]. Université de la Méditerranée - Aix-Marseille II, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00011653⟩
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