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Thèse Subhandu RAWAT

2 décembre 2014

Coherent Dynamics of Large-Scale Turbulent Motions


Subhandu RAWAT

Mercredi 10 décembre à 14h - Amphithéâtre Nougaro

Résumé

Ce travail a porté sur l’application d’une approche ’’systèmes dynamique’’ pour la compréhension de la dynamique des grandes échelles dans un écoulement cisaillé pleinement turbulent. Pour l’écoulement de type Couette plan, la simulation aux grandes échelles (LES) - modélisant les petites échelles dissipatrices de la turbulence et résolvant numériquement les grandes structures énergétiques - a été utilisée dans le but de simuler les ondes progressives non linéaires (non linear traveling waves – NTW) et les orbites périodiques relatives (relative periodic orbits – RPO). Une dissipation artificielle a été utilisée pour amortir un intervalle croissant de petites échelles et montrer ainsi que les grandes structures sont auto-entretenues. Des solutions de branche inférieure (ondes progressives) observées à la frontière du bassin laminaire-turbulent sont obtenues avec ces simulations à forte dissipation et continuent plus loin dans l’espace des paramètres vers les solutions de branche supérieure. Cette approche n’aurait pas été possible si, comme il a été supposé dans des études passées, la dynamique des grandes échelles dans les écoulements cisaillés proche paroi était forcée par un mécanisme basé sur l’existence de structures actives de petite échelle. Pour l’écoulement de Poiseuille, les orbites périodiques relatives avec symétrie plane-décalée à la frontière du bassin laminaire-turbulent sont calculées par simulation numérique directe (DNS). Nous montrons que les RPO observés sont liées à la paire de solutions en ondes progressives via une bifurcation globale. La branche inférieure de ces solutions en ondes progressives évolue vers un état localisé dans la direction transverse lorsque l’extension transverse du domaine est augmentée. La solution de branche supérieure développe des streaks multiples présentant une espacement dans le sens transverse consistent avec la dynamique des grandes échelles dans le régime turbulent.

Mots-Clés : Large-scale motions, dynamical systems theory, transition to turbulence, bifurcations, turbulence

Etablissement d’inscription I.N.P.T

Composition du Jury :

M. Carlo Cossu (Directeur de thèse), IMFT, Toulouse

M. Yohann Duguet (Examinateur) LIMSI, Orsay

M. Uwe Ehrenstien (Rapporteur) IRPHE, Marseille

M. François Rincon (Codirecteur de thèse) IRAP, Toulouse

Mme. Laurette Tuckerman (Rapporteur) PMMH-ESPCI, Paris