Physique des écoulements turbulents

Responsable(s) : Christophe BAILLY, Christophe BOGEY
Cours ⋅ 16 hTP ⋅ 8 hBE ⋅ 4 h

Objectifs de la formation

Le cours couvre divers aspects de la physique des écoulements turbulents, dans le but d'illustrer de manière pratique certains résultats récents issus d'études expérimentales et numériques. Les principaux objectifs sont la maîtrise des concepts de base (production/développement de la turbulence, couche limite de turbulence, équilibre local, rôle de la vorticité, théorie de Kolmogorov), le développement de compétences dans la modélisation de la turbulence et dans l'analyse des résultats, ainsi que de fournir d'un aperçu des approches expérimentales et numériques.

Mots-clés

Turbulence, nombre de Reynolds, couche limite turbulente, théorie de Kolmogorov, dynamique de la vorticité, modèles de fermeture

Programme

Les principaux chapitres du cours sont

  • introduction
  • description statistique de la turbulence
  • écoulements de paroi (- anatomie d'un modèle de turbulence)
  • dynamique de la vorticité
  • turbulence homogène et isotrope, théorie de Kolmogorov
  • aperçu des simulations numériques (DNS, LES, RANS) et des techniques expérimentales (HWA, LDA, PIV)

Des exercices sont régulièrement proposés (deux au choix dans une liste, faisant appel au traitement du signal ou au dévelopement de modèles simples sous Matlab/Python entre autres), deux séances de travaux pratiques (simulation numérique d'un canal plan et mesures avec un fil chaud dans un jet libre) ainsi qu'un bureau d'étude.

Compétences visées

  • Être capable de décrire et de modéliser les écoulements turbulents classiques (couche limite, jets, sillages, turbulence homogène et isotrope)
  • Être capable d'aborder la littérature classique sur la turbulence

Contrôle des connaissances

Note = 50% savoir + 50% savoir-faire Note de savoir = 80% exercices + 20% travaux pratiques Note de savoir-faire = 40% exercices + 60% travaux pratiques

Pour les étudiants suivant le cours au titre d'un cours de master, un examen final avec notes de cours autorisées est également à passer, la note final pour le master est obtenue avec 50% examen finale + 30% exercices + 20% travaux pratiques