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Instabilités et transition vers la turbulence

Innocent MUTABAZI, PU
Arnaud PRIGENT, MCF,
Olivier CRUMEYROLLE, MCF,
Grégory LEMOULT, CR.
Jorge PEIXINHO, CR chercheur associé

L’activité du groupe porte sur cinq thèmes de recherche (Figure) : la transition vers la turbulence dans une conduite cylindrique divergente, les instabilités sous-critiques, les instabilités des écoulements de liquides viscoélastiques, les instabilités thermo-convectives et la convection thermoélectrique.
Le contrôle de la transition vers la turbulence constitue un enjeu majeur de la mécanique des fluides pour empêcher ou retarder l’apparition de la turbulence (transport) ou au contraire la favoriser (mélange) avec pour conséquence une réduction des coûts énergétiques importante. Il est crucial de caractériser les différents régimes de cette transition, et de répondre aux différentes questions reliées : Quand et comment la turbulence apparaît ? Quels sont les bilans énergétiques caractérisant ces régimes ? Quelles sont leurs propriétés statistiques ? Ces questions sont étudiées de façon quantitative dans le système de Couette-Taylor en contra-rotation.
La réduction de la trainée turbulente par l’ajout des polymères dans un écoulement a soulevé depuis une trentaine d’années une reprise d’études des instabilités dans des liquides viscoélastiques, en particulier dans le système de Couette-Taylor. Des études de stabilité linéaire ont permis de prédire des modes critiques observés dans plusieurs expériences. Un grand intérêt est porté sur l’analogie entre l’écoulement viscoélastique dans le système de Couette-Taylor et la magnétohydrodynamique, démontrée de façon très rigoureuse dans le groupe ITT.
Le groupe étudie aussi - numériquement dans des cavités cylindriques, et expérimentalement dans des campagnes de vol parabolique - l’utilisation de la force diélectrophorétique pour produire de la convection dite thermoélectrique dans des liquides diélectriques auxquels on soumet une variation de température et une variation de tension électrique alternative.

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