Subcritical transition to turbulence in plane Couette-Poiseuille flow
Transition sous-critique vers la turbulence dans l'écoulement plan couette-poiseuïlle
par Lukasz KLOTZ sous la direction de Laurette S. TUCKERMAN
Thèse de doctorat en Physique
ED 564 Physique en Île-de-France

Soutenue le jeudi 01 juin 2017 à Sorbonne Paris Cité

Sujets
  • Écoulement cisaillé
  • Mécanique des fluides
  • Turbulence

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Mots clés
Transition à la turbulence, Instabilité, Mécanique des fluides
Resumé
Le sujet de cette thèse est l'étude expérimentale de la transition sous-critique à la turbulence, dans l'écoulement de Couette-Poiseuille. Nous présentons la description d'un nouveau canal hydrodynamique spécialement construit pour cette étude. Ce nouveau canal permet l'établissement d'un écoulement avec vitesse moyenne nulle grâce à une paroi mobile. Nous avons caractérisé par visualisations les différents états de l'écoulement qui sont : un état laminaire, un état avec coexistence d'états laminaires et de poches turbulentes localisées, un état avec des bandes turbulentes et enfin état turbulent dans tout le canal. Par vélocimétrie laser PIV (Particle Image Velocimetry), nous avons étudié les états transitoires de croissance et décroissance des poches. Nous avons comparés les résultats expérimentaux aux prédictions théoriques, obtenues par une analyse linéaire de la croissance transitoire des perturbations tridimensionnelles. Nous décrivons également des situations où des processus d'auto-entretien de la turbulence interviennent, en explorant des régimes d'écoulement où l'hypothèse linéaire n'est plus valable. Nous avons mis en évidence et caractérisé de manière précise l'écoulement de grande échelle générée autour de la poche.