Turbulence

[invite6f25a1fe]

Bonjour,

j'aimerais savoir comment est créée la turbulence dans un fluide. Est-elle formée au niveau de la paroi lorsque le fluide "frotte" contre elle ?

J'aurais tendance à dire que lorsqu' un fluide passe à travers un petit trou, l'écoulement devient turbulent. Mais d'où vient cette turbulence, comment est-elle créee ?
Par exemple, dans un décollement de couche limite, est ce que "l'eau morte" est plus turbulente que le reste du fluide ? Si oui, pourquoi ?

De plus, est ce que cette turbulence peut être transportée par l'écoulement moyen ? S'il y a transport, je suppose qu'il y a aussi amortissement de la turbulence : par quoi est-elle alors atténuée (ou amplifiée)

Existe-t-il des moyens pour l'atténuer (ce qui rejoint un peu ma question précédente : comment se crée et s'atténue la turbulence) ?

Merci d'avance
-----

[invited9d78a37]

bonjour

la turbulence peut être créé via des instabilités qui se dévellopent au sein du fluide. L'écoulement qui par nature n'est jamais isolé, est soumis à de petites perturbations des champs de vitesses ou de pression.
Ces instabilités peuvent se dévelloper ou disparaitre de facon exponentielle .
Le seuil de croissance de ces instabilités est lié au Reynolds. Ce qui explique la relation entre nombre de Reynolds et turbulence, plus il est grand plus les instabilités sont croissantes. (la viscosité est en terme de diffusion qui "lisse" les perturbations, contrairement aux termes non liénaires)
Il existe tout un bestiaire d'instabilité et une théorie (fait une recherche avec "Orr-sommerfeld"). Pour une couche limite, elle devient instable dès lors que le profil comporte un point d'inflexion.

La turbulence est aussi liée au caractère rotationnel de l'écoulement car son caratère chaotique est du à l'interaction chaotique des lignes de vortex (comme avec les instabilités, le Reynolds contrôle ce processus). Ainsi toute source de rotationnel ou de vortex peut être aussi source de turbulence (pour de grand Reynolds).
Le rotationnel peut être crée par un frottement paroi/fluide mais aussi dans le cas d'une couche de mélange (deux écoulements de vitesses différentes se rencontrent) ou plus exotiquement dans le cas où gradient du champs de pression n'est pas colinéaire au gradient du champ de masse volumique (fluide non-barotrope).

Quant à l'atténuation, elle se fait via la viscosité. Les vortex sont à la turbulenceé ce que sont les atomes pour la matière, c'est à dire des constituants élementaires. Comme dit précédement, les sources de turbulences sont les sources de vortex.
Cependant, si on associe un nombre de Reynolds à ces tourbillons (une longueur et une vitesse angulaires caractéristique), on voit que ces tourbillons ne sont pas sujet à la dissipation, ou trop peu pour expliquer la dissipation de la turbulence.
Il existe alors un mécanisme (via l'interaction des tourbillons) qui condensent la taille des vortex afin d'avoir un Reynolds prôche de l'unité où la viscosité joue un rôle prépondérant. Ceux sont ces tourbillons qui vont dissiper l'énergie de la turbulence.

la diffusion peut aussi "atténuer" la turbulence mais elle ne la détruit pas.

[invite6f25a1fe]

merci beaucoup pour tous ces détails

[invite6f25a1fe]

Histoire de voir si j'ai bien compris...

Il y a donc bien transport de la turbulence par le mouvement moyen de l'écoulement, c'est ca ? Lorsque la turbulence est générée, elle est advectée par l'écoulement moyen jusqu'à une certaine distance, distance qui dépend de la façon dont l'énergie troubillonaire a été dissipée comme dans le cas d'un sillage d'un bateau ?

Lorsqu'on a une poche de recirculation dans un décollement, il s'accompagne forcément de création de turbulence ? Si oui, est-ce à cause de la création de rotationnel par la recirculation ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invited9d78a37]

Histoire de voir si j'ai bien compris...

Il y a donc bien transport de la turbulence par le mouvement moyen de l'écoulement, c'est ca ?

oui c'est le terme qui se retrouve dans l'equation de Reynolds.

Lorsque la turbulence est générée, elle est advectée par l'écoulement moyen jusqu'à une certaine distance, distance qui dépend de la façon dont l'énergie troubillonaire a été dissipée comme dans le cas d'un sillage d'un bateau ?

je ne vois pas trop ce que tu veux dire? l'écoulement moyen advecte la turbulence sur une distance mais ca ne dépend pas du taux de dissipation (enfin quand il n'y a plus de turbulence, c'est autre chose). La distance peut être estimée par et ceci indépendamment du taux de dissipation.

Lorsqu'on a une poche de recirculation dans un décollement, il s'accompagne forcément de création de turbulence ? Si oui, est-ce à cause de la création de rotationnel par la recirculation ?

je ne suis pas sûr que cela soit la cause mais en tout cas ces deux effets sont liés. Je n'ai plus les chiffres en tête mais la couche limite devient turbulente à partir d'un certain Reynolds définit par la hauteur de la couche limite . Initialement en laminaire la couche limite est en , donc le Reynolds va forcément augmenter le long de la couche limite. Comme je te l'ai dis pour que le profil laminaire soit instable, il faut qu'il comporte un point d'inflexion. Dès qu'elle est instable une circulation se met en place, c'est ce qu'on appele une structure cohérente qui va exister jusqu'à dissipation. Cependant elle n'est pas la source principale de turbulence.

enfin prend tout ca avec des pincettes, je ne suis qu'étudiant et mes connaissances ne sont pas (loin de là) parfaites. Vu que tu es sur Toulouse, il ya moyen de trouver des spécialistes des instabilités anc co du côté de l'IMFT.
voici un livre écrit par un de ces professeurs (de l'IMFT) et qui doit se trouver dans les bibli
http://www.amazon.fr/Instabilit%C3%A.../dp/2868839851

[invited9d78a37]

tu trouveras d'ailleurs un passage sur les couches limites
http://books.google.fr/books?id=QMw_...ques#PPA140,M1