Etude et modélisation de la structure fine des champs scalaires en écoulement turbulent
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Abstract EN:
This work concerns the study of passive scalar gradient properties in idealized models of turbulence. First, the orientation and the response of scalar gradient to flow topology nonstationarity are addressed with a simple numerical analysis and with experimental data obtained in a low-Reynolds number Bénard-von Kármán street where temperature is generated using a small heated line source. Then, an analytical approach is developed to establish the passive scalar properties in a three-dimensional idealized case. Moreover, this approach is check in two flow models. Finally, two turbulent flow models are used to investigate the correlation between passive scalar gradients and velocity gradients.
Abstract FR:
Ce travail concerne l’étude du comportement local du gradient d’un scalaire passif dans des situations modèles simplifiées de la turbulence. D’abord, l’orientation et la réponse du gradient à l’instationnnarité de la topologie de l’écoulement ont été étudiées à l’aide d’un modèle numérique et des données expérimentales obtenues dans l’expérience d’une ligne source placée dans une allée de Bénard-von Kármán bidimensionnelle. L’analyse porte ensuite sur le comportement du gradient scalaire en situation tridimensionnelle. Nous proposons une approche analytique pour déterminer les propriétés d’alignement du gradient dans une situation modèle. Cette approche est vérifiée dans le cadre de deux modèles. Enfin, nous proposons deux modélisations de la turbulence fondées sur une distribution de vortex étirés et sur les équations d’Euler restreintes. Ces modèles sont utilisés pour étudier les statistiques des corrélations entre gradients de vitesse et gradients de scalaire.