Abstract FR:

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'étude des écoulements turbulents fortement instationnaires avec larges variations de densité. Elle s'insère dans une action globale de compréhension des mécanismes physiques régissant le mélange air/carburant dans les moteurs à piston du secteur automobile, notamment de carburants gazeux tels que le GNV. La dynamique et le mélange dans un jet à densité variable en écoulement cocourant fortement pulsé sont étudiés. Cette configuration modélise la situation moteur. Une importante base de données sur des jets léger, homogène et lourd est obtenue pour des vitesses de cocourant stationnaire et instationnaire contrastées. Les champs de vitesse sont mesurés par anémométrie Laser Doppler bicomposantes, les champs de fraction massique et de densité moyenne par tomographie laser. Les mesures et l'analyse physique permettent de comprendre ces écoulements. Une partition du jet en régions quasi statique et instationnaire est proposée. Les effets de mémoire observés dans la zone instationnaire peuvent être appréhendés par un modèle hyperbolique. Un front de vitesse de type jet naissant se développe lors de l'accélération et se traduit par un effet important sur le champ turbulent. L'étude phasée de la topologie du jet montre que ce front s'assimile à une boule de fluide concentrée, analogue au vortex des jets naissants ou aux jets pulsés. Le mélange avec le fluide extérieur est réduit à son passage et plus généralement pendant toute l'accélération. Au contraire il semble légèrement accru pendant la décélération. Le rôle des couples baroclines sur le champ moyen et la turbulence est identifié. Des nombres sans dimension sont mis en évidence pour traduire ce régime de convection mixte instationnaire. La confrontation de ces résultats avec des simulations numériques en éprouvera la validité en situation fortement instationnaire.