Collaborations : SIMAP, Univ. Newcastle (Australie), KIT
La compréhension de la turbulence des écoulements de conduite dans une optique de contrôle et, tout particulièrement de diminution de la trainée, demeure un challenge du point de vue fondamental et applicatif, notamment dans la limite des grands nombres de Reynolds.
L’étude porte sur la structure de la turbulence de paroi, analysée à l’aide de simulations numériques directes à nombres de Reynolds modérés, menées dans de grands domaines de calcul afin d’observer l’influence des grandes structures externes. Les résultats récents confirment la synchronisation chaotique de la turbulence de paroi à nombres de Reynolds élevés. Ces simulations, réalisées dans un canal turbulent, ont été étudiées avec une classe d’ondelettes permettant de détecter les contours des couches de cisaillement.
Dans un objectif de contrôle, plusieurs stratégies ont été explorées, notamment l’application d’un champ magnétique dans des fluides conducteurs. Il a été démontré qu’un champ magnétique uniforme imposé dans la direction transversale est plus efficace qu’un champ longitudinal pour réduire la traînée, ce qui a été clarifié par l’analyse des équations de transport des contraintes de Reynolds. L’effet des rugosités de grande taille sur la transition by-pass dans un canal initialement laminaire a aussi été étudié, notamment en lien avec les systèmes de refroidissement des lasers à grande puissance (thèse de B. Arrondeau). Grâce à des simulations innovantes, l’impact de ces rugosités dans la région d’entrée du canal et sur le transport de scalaire en régime développé a été évalué, confirmant l’efficacité de cette approche pour améliorer le refroidissement. Par ailleurs, l’étude du mélange dans une poche turbulente a permis d’apporter de nouvelles connaissances sur la transition, un aspect jusque-là peu exploré.
Enfin, des recherches ont porté sur le contrôle de la traînée turbulente à travers des ondes progressives imposées à la paroi (thèse de M. Umair). L’originalité de ces travaux réside dans l’analyse de la structure de la turbulence proche de la transition pour des amplitudes élevées. Il a été observé que la structure de la turbulence de paroi se modifie de manière inattendue sous l’effet direct des ondes, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives dans ce domaine.