Turbulence, instabilité et simulations numériques

Les recherches conduites dans cet axe visent à la production de connaissances et de méthodes à l’amont de l’application; se dégagent la physique et modélisation des écoulements de mélange et de sillages transitionnels et turbulents ainsi que les méthodes d’ordre élevé dans le contexte de codes de calcul non-structurés.

1) Stabilité des écoulements cisaillés

Le mélange de fluides à fort contraste de densité dépend du développement de structures organisées qui résultent de l’amplification de modes instables dans des zones cisaillées. On aborde la question par voie expérimentale en s’intéressant aux conditions d’apparition des modes secondaires d’un jet rond de mélange air-hélium à rapport de densité subcritique et par voie théorique, en procédant par analyses de stabilité (linéaires, modales et non-modales…).

2) Dynamique tourbillonnaire

La dynamique tourbillonnaire joue un rôle central dans les écoulements aéronautiques et géophysiques. La stabilité tourbillonnaire et l’interaction binaire constituent l’essentiel des travaux entrepris à ce jour dans la perspective d’alimenter les problématiques de promotion du mélange inhomogène et de durée de vie des tourbillons de sillage d’aéronefs.

3) Turbulence de paroi

L’effet de blocage cinématique est abordé par la simulation directe dans le but d’élucider les mécanismes physiques associés au transfert intercomposantes en proche paroi. Par ailleurs, des cas d’écoulement où la présence de la paroi est associée à d’autres complexités physiques sont étudiés dans une optique de caractérisation du comportement mathématique des modèles de turbulence.

4) Écoulements compressibles

Les recherches entreprises visent à une meilleure compréhension des propriétés de la turbulence compressible en présence d’ondes de choc. Un premier volet concerne l’étude de situations idéalisées d’interactions choc/turbulence. Un second volet est dédié à l’étude du mélange turbulent entre deux fluides de densités différentes, qui se développe dans la phase tardive d’une instabilité de Richtmyer-Meshkov. Cette instabilité apparaît lorsqu’une onde de choc accélère brutalement une interface perturbée de densité.