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 Transition des écoulements inhomogènes à grand nombre de Froude

Les écoulements industriels présentent de nombreuses configurations de mélangeurs ou d’injecteurs avec des inhomogénéités de masse volumique. Celles-ci introduisent des différentiels d’inertie entraînant une modification de la dynamique rotationnelle locale sous l’action du couple barocline. Le mélange qui en résulte peut être sensiblement impacté via l’altération des structures organisées qui se développent naturellement dans les zones cisaillées instables.

Pour étudier cet impact, on procède par analyses de stabilité linéaires modales et non-modales afin d’obtenir les champs de perturbation. On prolonge cette analyse en observant le développement non-linéaire de ces perturbations par simulations numériques directes. Deux configurations simplifiées d’injecteurs/mélangeurs sont étudiées :

• la couche de mélange plane (image ci-contre)
• le jet rond en présence ou non de rotation du cœur et/ou de co-courant

  Dynamique tourbillonnaire et sillages d’aéronefs

La dynamique tourbillonnaire joue un rôle central dans les écoulements aéronautiques et géophysiques, mais constitue également une grille de lecture de la turbulence développée. La stabilité tourbillonnaire et l’interaction entre tourbillons constituent l’essentiel des travaux entrepris à ce jour. Les enjeux sont la promotion du mélange inhomogène (en lien avec la thématique précédente) et la durée de vie des tourbillons de sillage d’aéronefs qui limitent la fréquence de décollage pour des raisons de sécurité et jouent un rôle central dans la persistance des traînées de condensation.

 Écoulements géophysiques et turbulence 2D

Les écoulements géophysiques sont caractérisés par la présence d’une stratification en densité et d’une rotation planétaire qui induisent une structure bidimensionnelle par couches. La turbulence 2D à grand nombre de Reynolds est le modèle d’écoulement le plus simple qui permet d’étudier les caractéristiques fondammentales de leur dynamique. En raison de la conservation de l’énergie et de l’enstrophie, ce modèle présente un des aspects les plus remarquables des écoulements 2D : la double cascade qui transfère l’énergie (resp. l’entrophie) vers les grandes (resp. petites) échelles.

En collaboration avec David Dritschel et Richard Scott de l’Université de St Andrews, on caractérise cette double cascade au moyen de simulations numériques à très grande résolution utilisant un algorithme puissant spécialement conçu pour les écoulements géophysiques : Combined Lagrangian Advective Methods (CLAM).