Equipe "Turbulence"

Responsable d'Equipe : R. Schiestel 

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IMPLANTATION : IRPHE Château-Gombert

49, Rue F. Joliot-Curie - BP 146 - 13384 Marseille Cedex 13

Tél (33) (0)4 96 13 97 00 - Fax (33) (0)4 96 13 97 09

L'équipe " turbulence " a pour objectif l'étude du phénomène de turbulence en milieu fluide et ses interactions avec d'autres phénomènes physiques en associant les approches expérimentales, théoriques, les fermetures statistiques et les simulations numériques. Fortement couplé aux études fondamentales, le champ des applications est vaste et couvre à la fois les problèmes industriels et environnementaux.

L'équipe est actuellement composée des personnels suivants :

Personnel Permanent
 
 

Etudiants
 

THEMES DE RECHERCHE :

Les recherches développées au sein de l'équipe "Turbulence" concernent différents aspects du phénomène de turbulence en milieu fluide abordés selon diverses méthodologies complémentaires de l'expérimentation, la modélisation statistique, la simulation et la théorie. On considère essentiellement des écoulements turbulents pleinement développés ainsi que quelques situations en régime transitionnel. Tous les travaux expérimentaux font appel aux techniques de traitement du signal. Des simulations numériques de ces écoulements, sont menées en complément aux expériences. Des recherches théoriques sont aussi menées, en liaison étroite avec d'autres équipes de l'IRPHE. Quant à la modélisation et la simulation de la turbulence,  des orientations spécifiques concernent notamment le développement de nouvelles fermetures de turbulence pour les modèles en un point et les modèles de sous-maille en LES. La complémentarité entre ces approches se développe sur des thèmes applicatifs comme par exemple les écoulements à densité variable.

Malgré leur caractère fondamental, certains de ces travaux sont en amont de diverses applications industrielles, ce qui explique d'assez nombreuses collaborations avec de grands organismes français tels que le CEA/IPSN, le CNES, la DRET, EDF/LNH, GDF/DETN, l'INERIS, l'ONERA, PSA Peugeot-Citroën, la SEP, ....

• Approches expérimentales des phénomènes de la turbulence en situation complexe (couches limites, jets, sillages instationnaires, manipulation de couches limites).
• Etude des mécanismes de base des transferts de l'énergie turbulente (intermittence interne, ...). Ces problèmes et les résultats obtenus par les équipes françaises travaillant dans ce domaine sont aussi discutés lors des journées organisées dans le cadre du GDR Turbulence dont F. Anselmet est le responsable pour la période 2000-2003.
• Transferts de chaleur ou de masse, incluant en particulier une étude à la fois expérimentale et numérique de jets à masse volumique variable (sujet pour lequel F. Anselmet est responsable d'un Special Interest Group au sein de ERCOFTAC).
• Problèmes liés à l'environnement (dynamique sédimentaire, formation/destruction d'aggrégats au sein d'un écoulement de liquide avec cisaillement, ...).
• Modélisation statistique de la turbulence, fermetures avancées au second ordre, développement de modèles à partitionnement spectral, application à la turbulence en non-équilibre.
• Modélisation de la turbulence en interaction avec d'autres phénomènes physiques ( rotation, variations de masse volumique, fluide dilatable, gravité,...).
• Simulation numérique de grandes échelles turbulentes, développement de nouveaux modèles de sous-maille à équations de transport, application aux écoulements turbulents perturbés ou instationnaires (instationnarité forcée ou naturelle), effets de l'injection pariétale, étude par simulation du mélange de turbulences d'échelles différentes.
• Turbulence soumise à la rotation : simulation numérique directe et de grandes échelles en milieu confiné à l'aide de méthodes spectrales et modélisations statistiques au second ordre. Comparaisons aux expériences rotor-stator de l'IRPHE.
• Application de méthodes de décomposition en modes propres à l'analyse d'images PIV dans des jets à masse volumique variable.
Quelques images d'illustration sont disponibles :
• Intensité turbulente du champ de vitesse, obtenue par PIV, en jets turbulents d'air et d'hélium > image
• Modélisation au 2ème ordre de régime instationnaire en cavité tournante > image
• Modèle à partitionnement spectral > image
• Simulation de structures d'iso-pressions en canal plan turbulent > image
La présentation détaillée de nos principaux travaux récents, extraite du rapport d'activités 2001 du laboratoire, concerne les thèmes suivants :         (cette présentation est aussi disponible dans un fichier au format  .pdf)

Etudes des petites échelles de la turbulence

Jets turbulents à masse volumique variable

Etudes liées à l'environnement

Etude des fluctuations de pression en paroi d'une couche limite turbulente

Ecoulements turbulents instationnaires

Turbulence soumise à la rotation

Ecoulement turbulent en couche de mélange non cisaillée

• Six souffleries ; un tunnel hydraulique ; un système L.D.A. 2-D ; anémomètres à fils chauffés (mesures de vitesse, de température et des dérivées de ces grandeurs) + systèmes de conversion A/N
• Un système de Vélocimérie par Imagerie de Particules (P.I.V.) a été mis au point récemment au sein d'IRPHE.Il permet d'effectuer des mesures à la fois dans les tunnels hydrauliques et dans les souffleries du laboratoire. Pour plus d'informations sur le logiciel de traitement qui a été créé à IRPHE et/ou sur les lasers, caméras, ....., contacter Thomas Leweke.

                Prof. R. A. Antonia (Univ. de Newcastle, Australie)
                Prof. J.M. Owen & Dr. M. Wilson (Univ. de Bath, U.K.)
                Prof. H. Wengle (Univ. de Munich, Allemagne)
                Prof. B.E. Launder (Univ. de Manchester, U.K.)
                Prof. T. Lili (Univ. de Tunis, Tunisie)

LISTE DE NOS PUBLICATIONS RECENTES :

# Chassaing P., Antonia R.A., Anselmet F., Joly L., Sarkar S. Variable density fluid turbulence. Edité par Kluwer Academic Publisher, 2002.

# Coantic M., Anselmet F., Tavera G. La Turbulence. Article de synthèse (environ 80 pages au format A4), à paraître dans l'édition 2004 (en CD-rom ou DVD-rom) de l'Encyclopaedia Universalis.

# Anselmet F., Chassaing P., Pietri L. Proceedings of the international conference on Variable density turbulent flows. Edité par les Presses Universitaires de Perpignan, 2000.

1- Anselmet F., Antonia R.A., Danaila L. Turbulent flows and intermittency in laboratory experiments. Planetary and Space Science, vol. 49, p. 1177-1191, 2001.

2- Anselmet F., Antonia R.A, Ould-Rouis M. Relations between third-order and second-order structure functions for axisymmetric turbulence. Journal of Turbulence, vol. 1, p. 3.1-3.10, 2000.

3- Antonia R.A., Zhou T., Danaila L., Anselmet F. Streamwise inhomogeneity of decaying grid turbulence. Physics of Fluids, vol. 12, p. 3086-3089, 2000.

4- Benaissa A., Lemay J., Anselmet F. Conditional correlation between a passive scalar and its dissipation in a turbulent boundary layer. Experiments in Fluids, vol. 26, p. 488-496, 1999.

5- Bouslimi M., Gharbi A., Amielh M., Lili T. Scalar triple moments in variable-density turbulent jets: experiment and model. Experimental Thermal and Fluid Science, 2001, Sous presse.

6- Coantic M., Lasserre J.J. On pre-dissipative bumps and Reynolds number dependent spectral parameterization of turbulence. European Journal of Mechanics/B Fluids, vol.18, p.1027-1047, 1999.

7- Danaila L., Anselmet F., Zhou T., Antonia R.A. Turbulent energy scale-budget equations in a fully developed channel flow. Journal of Fluid Mechanics, vol. 430, p. 87-109, 2001.

8- Danaila L., Anselmet F., Zhou T., Antonia RA. A generalization of Yaglom's equation which accounts for the large-scale forcing in heated decaying turbulence. Journal of Fluid Mechanics, vol. 391, p. 359-372, 1999.

9- Danaila L., Dusek J., Le Gal P., Anselmet F., Brun C., Pumir A. Planar isotropy of passive scalar turbulent mixing with a mean perpendicular gradient. Physical Review E, vol. 60, p. 1691-1707, 1999.

10- Danaila L., Le Gal P., Anselmet F., Plaza F., Pinton J.F. Some new features of the passive scalar mixing in a turbulent flow. Physics of Fluids, vol. 11, p. 636-646, 1999.

11- Danaila L., Zhou T., Anselmet F., Antonia R.A. Calibration of a temperature dissipation probe in decaying turbulence. Experiments in Fluids, vol. 28, p. 45-50, 2000.

12- Gregoire O., Souffland D., Gauthier S., Schiestel R. A two-time-scale turbulence model for compressible flows : Turbulence dominated by mean deformation interaction. Physics of Fluids, vol.11, n°12, p.3793-3807, 1999.

13- Louchard O ., Randriamampianina A., A spectral iterative domain decomposition technique for the incompressible Navier-Stokes equations. Applied Numer. Math., vol. 33, p. 233-240, 2000.

14- Pietri L., Amielh M., Anselmet F. Simultaneous measurements of temperature and velocity fluctuations in a slightly heated jet combining a cold wire and laser Doppler anemometry. International J. of Heat and Fluid Flow, vol. 21, p. 22-36, 2000.

15- Raddaoui M., Schiestel R., Chauve MP. Le mélange d'échelles en écoulement turbulent non-cisaillé. C.R. Acad. Sci. Paris, vol. 328, série II b, p 247-253, 2000.

16- Randriamampianina A., Schiestel R., Wilson M., Spatio-temporal behaviour in an enclosed corotating disk pair. Journal of Fluid Mechanics, vol. 434, p.39-64, 2001.

17- Raspo I ., Hugues S., Serre E., Randriamanpianina A., Bontoux P. Spectral projection methods for the simulation of complex three-dimmensional rotating flows. International Journal of Computers and Fluids, 2001, Sous presse.

18- Serre E., Hugues S., Crespo Del Arco E., Randriamampianina A., Bontoux P. Axisymmetric and three-dimensional instabilities in an Ekman boundary layer. International Journal of Heat Fluid Flow, vol. 22, p.82-93, 2001.

19- Viazzo S., Dejoan A., Schiestel R., Spectral features of wall-pressure fluctuations in turbulent wall flows with and without perturbations using LES, International Journal of Heat Fluid Flow, vol. 22, p. 39-52, 2001.

20- Zhou T., Antonia R.A., Danaila L., Anselmet F. Transport equations for the mean energy and temperature dissipation rates in grid turbulence. Experiments in Fluids, vol. 28, p. 143-151, 2000.

21- Zhou T., Antonia R.A., Danaila L., Anselmet F. Approach to the 'four-fifths law' for grid turbulence. Journal of Turbulence, vol. 1, p. 5.1-5.12, 2000.