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Tchoufag, Joël. Etude de la trajectoire d'objets en chute ou en ascension dans un fluide visqueux : une approche de stabilité globale

Tchoufag, Joël (2013). Etude de la trajectoire d'objets en chute ou en ascension dans un fluide visqueux : une approche de stabilité globale.

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Résumé en francais

Cette thèse consiste en l'étude de stabilité globale linéaire et faiblement nonlinéaire de l'écoulement incompressible autour d'obstacles axisymétriques tels que des cylindres et des bulles ellipsoïdales. Les objets sont considérés fixes dans un écoulement incident, ou mobiles sous l'effet de la gravité dans un fluide newtonien autrement au repos. La configuration "fixe" est étudiée par une analyse modale de façon paramétrique, en fonction du rapport de forme des corps et du nombre de Reynolds. La dynamique du sillage est dominée par les instabilités |m|=1 suivies des modes |m|=2. Les équations d'amplitude traduisant l'interaction des modes globaux sont obtenues pour les trois premières transitions dans la route vers le chaos. Une comparaison avec la DNS donne qualitativement un bon accord. En outre, le cœur de l'instabilité (ou générateur d'ondes) et les zones critiques de sensitivité à une modification extérieure (tensioactifs, etc.) de l'écoulement autour d'une bulle fixe de forme figée sont identifiées par une approche adjointe. En configuration "mobile", l'analyse de stabilité est mise en œuvre sur le système couplé fluide+objet mobile, et montre une dynamique non-triviale incluant des sauts de fréquence et des points de condimentions multiple. En particulier, on montre qu'une grande variété de trajectoires résulte directement de modes globaux de ce système couplé plutôt que de la dynamique du sillage considéré seul. Une approche quasi-statique dans la limite des grandes masses permet d'établir le lien avec la configuration "fixe". Enfin, on montre que le régime zigzag des disques et des bulles peut être correctement modélisé par une analyse de stabilité faiblement non-linéaire, laquelle révèle en particulier l'importance du champ moyen sur la fréquence.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Fabre, David
Magnaudet, Jacques
Ecole doctorale:Mécanique, énergétique, génie civil, procédés (MEGeP)
laboratoire/Unité de recherche :Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (IMFT), UMR 5502
Mots-clés libres :Instabilités de sillage - Interaction fluide-structure - Bifurcation - Développement asymptotique
Sujets :Physique
Déposé le :22 Sep 2014 16:03