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Proposition de thèse

Modélisation numérique et analyse théorique de la turbulence thermo-hydrodynamique dans un écoulement fermé de fluides complexes

Directeurs de thèse : I. Mutabazi et L. Danaila

Résumé

la thèse a pour objectif d’étudier l’effet du cisaillement sur la turbulence dans un système hydrodynamique dans lequel coexistent deux mécanismes dynamiques d’entretien de la turbulence paramétrés par : le nombre de Taylor qui mesure l’intensité de la force centrifuge due à la rotation du cylindre intérieure et le nombre de Grashof qui mesure la force de poussée d’Archimède due à la stratification radiale de la densité.

La stratification réelle de la densité induit un écoulement de cisaillement qui va beaucoup influencer la turbulence induite par la rotation. D’après de récentes études réalisées sur la convection de Rayleigh-Bénard, le cisaillement imposé à un écoulement turbulent modifie de façon sensible les lois de corrélations. Le sujet s’appuie sur des résultats préliminaires obtenus sur l’analyse théorique et le développement d’un code de calcul capable de modéliser l’écoulement de Couette-Taylor turbulent. Elle comportera deux parties distinctes et complémentaires : la modélisation numérique et une vérification expérimentale. La partie numérique de la thèse sera menée au CORIA et la partie expérimentale sera menée au LOMC afin de vérifier et comparer les résultats obtenus et les inscrire dans un cadre théorique existant ou à développer.

La thèse devrait permettre d’établir une base de données sur le champ de vitesse, de vorticité, de température et de pression dans l’écoulement. A partir de ces données, on pourra procéder au traitement afin d’en déduire des coefficients de transport de quantité de mouvement, de coefficients de frottement pariétaux et de transfert thermiques ainsi que des lois statistiques pour les fluctuations des vitesses et de température (distributions, fonctions de structures, corrélation, exposants,…). Les exposants des lois d’échelles seront recherchés en vue de les positionner dans le cadre des modèles existants (Kolmogorov, Obukhov-Bolgiano,…).