Date : 1994
Editeur / Publisher : [S.l.] : [s.n.] , 1994
Format : 1 vol. (172 p.)
Type : Livre / Book
Type : Thèse / ThesisLangue / Language : français / French
Résumé / Abstract : L'étude présentée porte sur l'évolution des écoulements turbulents homogènes à faible nombre de Mach subissant une compression. L'objectif est, d'une part, de fournir des données expérimentales nouvelles et, d'autre part, de proposer une modélisation des phénomènes observés. Cette étude s'applique en particulier aux écoulements internes dans les chambres de combustion des moteurs à piston. Le dispositif expérimental utilise permet de créer une turbulence en déplaçant une grille dans un cylindre et de comprimer celle-ci par déplacement d'un piston. Les mesures sont réalisées par anémométrie laser à effet doppler. La vitesse moyenne et la variance des fluctuations sont déduites de moyennes d'ensemble portant sur 500 réalisations pour chaque point de mesure. Les résultats obtenus montrent, qu'au centre de la chambre et en l'absence de compression, la turbulence est quasiment homogène et décline suivant une loi de puissance du temps. Ils permettent de vérifier, qu'en l'absence de turbulence initiale, la compression crée un écoulement quasiment laminaire et uniforme. Lorsque la turbulence est compressée, les mesures sont analysées dans un repère suivant le mouvement moyen. Les résultats montrent que l'homogénéité de la turbulence est relativement bien conservée et que la compression amplifie l'énergie cinétique massique de la turbulence ainsi que son taux d'anisotropie. Un modèle pour la turbulence homogène isotrope subissant une compression isotrope est proposé. Ce modèle fait l'hypothèse, valable à petit nombre de Mach, que le champ de vitesse fluctuante reste à divergence nulle. Il rend compte de deux effets essentiels: l'effet de réduction de volume qui peut être calculé exactement en utilisant une transformation sur les variables de temps et d'espace et l'effet des variations de viscosité cinématique. Ce second effet, qui est important lorsque la compression est rapide relativement au déclin de la turbulence initiale, provoque l'apparition d'un écart entre le flux d'énergie des grandes vers les petites échelles turbulentes et le taux de dissipation. Ce phénomène est décrit par une équation d'évolution pour ces deux quantités. Le modèle obtenu qui comprend trois équations permet de reproduire des résultats obtenus par simulation numérique directe. Dans le cas où la compression est axiale, ces idées sont reprises pour corriger des modèles usuels de calcul du tenseur de Reynolds. On montre en particulier que la prise en compte des effets des variations de viscosité améliore les prédictions de l'énergie cinétique d'environ 10% pour les cas expérimentaux présentés.