Intabilités dans le sillage stratifié d un cylindre
|
|
- Aurélie Laurent
- il y a 8 ans
- Total affichages :
Transcription
1 Master Science de la matière Stage École Normale Supérieure de Lyon Université Claude Bernard Lyon 1 ADDED Mathieu M2 Physique Fondamentale Intabilités dans le sillage stratifié d un cylindre Résumé : Le sillage d un cylindre a été largement étudié dans la littérature car il permet de modéliser avec un objet simple le sillage d objets plus complexes tout en gardant les caractéristiques principales de ces sillages. On se propose ici d étudier expérimentalement puis numériquement le sillage d un cylindre dans un fluide stratifié afin de voir comment la stratification modifie les instabilités. Dans une première partie où l on se focalisera sur l écoulement 2D d un cylindre dans un fluide stratifié, le Reynolds critique d apparition de l instabilité de von Karman augmente car la stratification a pour effet de stabiliser le sillage. Dans une seconde partie, destinée à observer les instabilités 3D en présence de stratification, l étude semble indiquer que pour une faible stratification, l instabilité principale est le mode A bien connue dans les fluides homogènes. Ce mode A devient plus instable quand la stratification augmente mais se restabilise lorsqu on augmente l inclinaison du cylindre. Par contre, pour des stratifications modérées, la structure de l instabilité change considérablement lorsque le cylindre est incliné par rapport à la verticale, indiquant probablement la présence d une nouvelle instabilité. Stage encadré par : M. Patrice Meunier meunier@irphe.univ-mrs.fr / +33 (0) IRPHE, Institut de Recherche sur les Phénomènes Hors Équilibre Groupe Écoulements Tournants et Géophysiques 49, rue Joliot-Curie, BP 146, Marseille Cedex 13 https :// Tél Fax
2 Remerciements Je remercie mon maître de stage M. Patrice Meunier ainsi que toute l équipe d Écoulements Tournants et Géophysiques de l IRPHE de m avoir permis d approfondir mes connaissances dans le domaine de l Hydrodynamique et plus particulièrement des Phénomènes Hors Équilibre et de m avoir accompagné dans mes travaux avec patience et pédagogie.
3 Sommaire 1 Introduction Introduction Générale Objectifs du stage Description générale du matériel et des méthodes utilisées Dispositif expérimental de l expérience Remplissage de la cuve et mesure du gradient de densité Méthodes de visualisation du sillage Visualisation directe par fluorescence Visualisation par ombroscopie Simulations numériques : COMSOL Instabilité 2D : les tourbillons de von Karman Visualisation de l instabilité de von Karman par fluorescence Simulations Numériques Résultats Instabilité 3D Visualisation du Mode A par ombroscopie Diagramme de stabilité Une nouvelle instabilité observée avec des cylindres inclinés? Conclusion 19 2
4 1 Introduction 1.1 Introduction Générale Le sillage d un cylindre a été largement étudié car il permet de modéliser avec un objet simple le sillage d objets plus complexes (voiture, bateau, immeuble, pont) tout en gardant les caractéristiques principales de ces sillages complexes (décollement de couche limite, allée de von Karman, instabilités 3D, couche limite turbulente). Il représente un sujet d intérêt majeur pour les ingénieurs en raison de leurs applications aux véhicules terrestres et navals. En effet, les sillages des voitures, trains et bateaux ont besoin d avoir une traînée aussi petite que possible afin de minimiser l énergie dépensée pour déplacer le véhicule. Cette traînée est un enjeu majeur car elle est très importante pour des objets non profilés en raison du décollement de la couche limite. Dans le domaine de la construction civile, le problème est encore plus difficile à gérer en raison de la présence de tourbillons dans le sillage, créant de grandes forces de pression fluctuantes. Ces forces peuvent causer des vibrations et même des résonances, conduisant à des défaillances catastrophiques. Ces deux problèmes d ingénierie justifient l abondante littérature existant sur ce sujet. Bien sûr, le comportement du sillage dépend de la forme du corps perturbateur. Toutefois, à la fois le décollement de la couche limite et les tourbillons sont présents dans le sillage d un cylindre circulaire. Cette géométrie est donc souvent utilisée pour des études fondamentales de sillages d objets non profilés. La transition entre la bulle de recirculation et l allée de vortex périodique de von Karman a largement été étudiée dans un fluide homogène. Mathis et al. (1984) [13] ont montré que cette transition est une bifurcation de Hopf bien décrite par l équation de Stuart-Landau, dont les coefficients ont été mesurés expérimentalement (Provansal et al. (1987) [15], Schumm et al. (1994) [18], Albarède & Provansal (1995) [1]) et numériquement (Jackson (1987) [11], Noack & Eckelmann (1994) [14], Dusek et al. (1994) [10]). La présence de murs autour du cylindre peut retarder l apparition des tourbillons de von Karman (Chen et al. (1995) [9], Sahin & Owens (2004) [17], Rees & Juniper (2010) [16]). Cela peut expliquer les difficultés rencontrées pour le choix des dimensions de l écoulement à adopter lors des simulations numériques. Ensuite, Williamson (1996) [20] et Barkley et al. (1996) [3] ont étudié la dynamique et les instabilités 3D dans le sillage homogène d un cylindre. Pourtant, il existe assez peu d études sur des sillages de cylindres dans des fluides stratifiés bien que ces sillages s appliquent directement aux écoulements géophysiques : sillages de montagnes ou d îles dans l atmosphère ou dans les océans. La principale caractéristique d un sillage en milieu stratifié est la présence de tourbillons horizontaux apparaissant au-delà d un certain Reynolds critique et restant perceptibles sur de très grandes distances. Lin & Pao (1979) [12] 3
5 ont montré que le sillage d abord isotrope devient quasi-2d après un temps inversement proportionnel à la fréquence de Brunt-Väisälä. Cela conduit à de grands tourbillons horizontaux avec une petite hauteur, qui poussent dans la direction horizontale en fusionnant ensemble (Spedding (1997) [19]). Pour un cylindre horizontal, Boyer et al. (1989) [7] ont trouvé une grande variété de régimes lorsque le Froude varie de 0,02 à 13 et le nombre de Reynolds varie de 5 à Comme le nombre de Reynolds augmente, il existe toujours des transitions entre écoulement laminaire et sillage turbulent. Cependant, la stratification tend à stabiliser le sillage de von Karman et crée une bulle de recirculation en amont du cylindre, qui est connue comme l effet de blocage (Browand & Winant (1972) [8], Baines (1987) [2], Xu et al. (1995) [21]). Il n existe pas d étude du sillage d un cylindre incliné dans un fluide stratifié, ce qui motive ces travaux. 1.2 Objectifs du stage On se propose ici d étudier expérimentalement puis numériquement le sillage d un cylindre dans un fluide stratifié afin de voir comment la stratification modifie les instabilités, bien connues dans un fluide homogène. Dans une première partie, nous décrirons le dispositif expérimental et les différentes méthodes utilisées. Puis, nous montrerons dans une deuxième partie que la stratification modifie le Reynolds critique d apparition de l instabilité 2D de von Karman, l angle d inclinaison du cylindre par rapport au gradient de densité jouant un rôle prédominant. Dans une troisième partie, destinée à observer les instabilités 3D, l étude sera focalisée sur l influence d une faible stratification sur l instabilité principale constituée du mode A, bien connu dans les fluides homogènes. Nous tirerons des conclusions de cette étude dans une dernière partie. 4
6 2 Description générale du matériel et des méthodes utilisées 2.1 Dispositif expérimental de l expérience Le dispositif expérimental pour l étude du sillage d un cylindre dans un fluide stratifié est présenté schématiquement dans la figure 1 et apparaît sur la photo b de la figure 2. Les expériences sont réalisées dans un réservoir en plexiglas de 150 cm de long, 75 cm de large et 50 cm de haut permettant des visualisations de tous les côtés. Un cylindre circulaire de diamètre D variant entre 0, 4 cm et 1 cm est translaté horizontalement dans le liquide stratifié, à une vitesse U variant entre 0, 4 cm/s et 4 cm/s. Comme on peut le voir sur la figure 1, l axe du cylindre est incliné d un angle α par rapport à la verticale (connue avec une précision de 0, 3%), dans le plan orthogonal à la direction de remorquage. Le cylindre est monté sur un chariot qui se déplace en douceur le long des rails horizontaux, entraîné par une courroie, elle-même entraînée par un moteur à courant continu couplé à un réducteur 1 : 90. La vitesse de traction est stable à 0, 1%, même à faible vitesse. Le sillage d un cylindre incliné dans un fluide stratifié se caractérise par cinq paramètres adimensionnels : l angle d inclinaison α, le nombre de Reynolds Re, le nombre de Froude F, le nombre de Schmidt Sc et la longueur de stratification adimensionnée L. Cependant, les deux derniers paramètres seront supposés très grands dans cette étude, ce qui réduit le problème à trois principaux paramètres sans dimension. L angle d inclinaison α varie entre 0 et 90. Le nombre de Reynolds Re = UD varie entre 40 et 260. Dans nos expériences, la ν viscosité cinématique ν augmente de 10% à partir du haut vers le bas en raison de la présence de sel. Cela introduit une erreur sur le nombre de Reynolds de 5%, même si la dépendance de la température est prise en compte. Le nombre de Froude F = U, varie entre 0, 5 et 4, 5 en changeant le diamètre et la vitesse du cylindre simultanément. Le nombre de Schmidt Sc = ν κ = ND 700 (κ étant la diffusivité du sel dans l eau) ne modifie pas le comportement de l écoulement dès qu il est très grand (comme cela a été vérifié numériquement). Enfin, la longueur de stratification adimensionnée L = ρ 0 quantifie les effets non-boussinesq, qui sont proportionnels à D ρ 0 Z 1/L. Comme L est très grande dans nos expériences (variant entre 300 et 1000), toute l étude se fait sous l approximation de Boussinesq. On peut noter que l utilisation d un bassin de traction au lieu d un canal hydrodynamique est obligatoire pour un fluide stratifié. En conséquence, la première partie du sillage correspond à un régime transitoire. Le régime permanent est atteint après une distance qui est de l ordre de 20 diamètres dans la plupart des cas, mais qui augmente proche du seuil de déstabilisation de von Karman. Dans nos expériences, la course du cylindre est comprise entre 140 et 450 diamètres en fonction de D. Cela introduit une incertitude sur le nombre de Reynolds critique, qui a été constatée empiriquement pour être de l ordre de 10%, soit légèrement plus grande que celle due à la variation de ν avec la densité. 5
7 Lampe Z α z Y y x X Lentille U D Z ρ 0 (Z) Fibre Optique Laser Argon Appareil Photo Nikon Figure 1 Schéma du montage 2.2 Remplissage de la cuve et mesure du gradient de densité La cuve est remplie avec un fluide stratifié linéairement jusqu à une hauteur Z = 45 cm. Le profil de densité est établi par la méthode des deux réservoirs. L utilisation d eau douce dans la première cuve et d eau salée avec une densité ρ = 1, 15 kg/l dans le deuxième réservoir, permet de créer un gradient constant avec une fréquence de Brunt-Väisälä N = gdρ de près ρdz de 2 rad/s. Pour ce faire, l eau issue du réservoir d eau salée est progressivement déposée à la surface de l eau grâce à un flotteur lors du remplissage, alors que l eau douce est progressivement incorporée à l eau salée afin de diminuer graduellement la densité du mélange. Le gradient de densité est déduit des mesures de densité de petits échantillons de liquide tous les 5 cm environ comme le montre la photo a de la figure 2, en utilisant un densitomètre Anton Paar DMA 35N avec une précision de 10 4 kg/l. On peut noter que le profil de densité évolue lentement en raison d un mélange turbulent, de la diffusion du sel et de l évaporation de l eau, ce qui tend à homogénéiser la densité dans les couches supérieures et inférieures. Les figures 3 a et b montrent l évolution du profil de densité dans la cuve au cours des expériences réalisées. Pour réduire l effet de l évaporation (qui est le phénomène prédominant), de petites quantités d eau douce sont déposées à la surface tous les jours. Ainsi, la stratification peut être conservée linéaire pendant un mois (à l exception d une couche de 5 cm de profondeur dans le haut et le bas) et la fréquence de Brunt-Väisälä ne diminue que de 5%. 6
8 a b Figure 2 Photos du montage : a Points de mesure de la densité. b Cylindre fixé au chariot avec dispositif de minimisation des vibrations (roulettes, tiges de maintien). 2.3 Méthodes de visualisation du sillage Visualisation directe par fluorescence Afin de visualiser le flux, un colorant fluorescent (mélange de fluorescéine et d une pâte de silicone) est déposé sur le côté amont du cylindre. Lorsque le colorant est sec, le cylindre est descendu lentement dans l eau sans agiter le fluide de manière significative. Pendant l expérience, le colorant est entraîné par l écoulement de la même manière que la vorticité. Il est donc un excellent marqueur de la vorticité. Ces visualisations sont utilisées pour déterminer la stabilité de l écoulement et pour mesurer la longueur d onde du sillage. On observe les lignes de courant dans le plan d une nappe laser provenant d un laser Argon placée en amont de la cuve. On utilise pour les visualisations un réflexe numérique Nikon doté d un objectif à focalisation automatique. Les photos des tourbillons de von Karman ou de la bulle de recirculation sont prises orthogonalement à la nappe laser Visualisation par ombroscopie La méthode de visualisation par ombroscopie consiste à aligner une lumière parallèle traversant horizontalement la cuve avec une lentille convergente qui converge devant l objectif de l appareil photo, placé de l autre côté de la cuve, comme le montre la figure 1. Le faisceau incident est globalement dévié par réfraction par les gradients transverses moyens. La structure du faisceau transmis est modifiée par les inhomogénéités de ces gradients d indice. Les variations de l éclairement observées sont donc dues aux variations de l indice (causées par des variations de densité). On peut grâce à cette technique obtenir de bonnes visualisations de perturbations 3D dans le sillage du cylindre. 7
9 a b Figure 3 Évolution du profil de densité au cours du temps lors de la détermination du Reynolds critique : a de l instabilité de von Karman ; b : de l instabilité 3D. 2.4 Simulations numériques : COMSOL Le débit est régi par les équations de Navier-Stokes avec l équation de la densité et la condition d incompressibilité : Du Dt = 1 ρ 0 p + ρ ρ 0 g + ν u (1) Dρ 0 + ρ Dt = κ ρ (2).u = 0 (3) Ces équations sont obtenues dans l approximation de Boussinesq, c est-à-dire en supposant que la perturbation de densité ρ est plus petite que le profil de densité moyenne ρ 0 (Z) et en supprimant la pression statique. Le problème est alors dimensionné par la vitesse de translation U, le diamètre du cylindre D et la densité moyenne ρ 0, ce qui signifie que les longueurs, les temps et la masse sont adimensionnés par D, D/U et ρ 0 D, respectivement. Le problème est résolu dans le cadre du référentiel incliné (Oxyz) du cylindre, dont les axes sont inclinés d un angle α par rapport à l axe vertical de (OXY Z), comme le montre la figure 1. Comme il n existe pas de terme d advection, le problème peut être traité comme un écoulement bidimensionnel pour (u, v) en fonction de x et y seulement avec deux scalaires actifs w et ρ. Le problème est résolu dans le cadre d un référentiel se déplaçant avec le cylindre. La translation du fluide est donc imposée par les conditions aux limites à l infini : u = 1 et v = w = ρ = 0. A la surface du cylindre (r = 0, 5), les conditions de non glissement sont imposées pour la vitesse (u = v = w = 0) et le 8
10 flux normal de densité est pris égal à zéro ( ρ n = 0). Le problème est résolu en utilisant Comsol Multiphysics, qui est une méthode par éléments finis permettant de coupler plusieurs équations aux dérivées partielles. Comme indiqué précédemment, le problème initial en 3D a été réduit à un problème 2D : les équations de Navier-Stokes pour (u, v, p) sont résolus avec les équations d advection-diffusion pour ρ et w. Les simulations sont effectuées sur une longue période (jusqu à t = 200 dans les unités sans dimension) pour permettre à l instabilité de von Karman de croître et de saturer. 9
11 3 Instabilité 2D : les tourbillons de von Karman 3.1 Visualisation de l instabilité de von Karman par fluorescence a b Figure 4 a Recirculation des lignes de courants dans le sillage d un cylindre de diamètre D = 4 mm incliné de α = 90 pour un Reynolds Re = 68 et un Froude F = 2, 46. b Instabilité de von Karman pour un cylindre de diamètre D = 4 mm incliné de α = 90 pour un Reynolds Re = 70 et un Froude F = 2, 53. Dans cette partie, nous nous concentrons sur la stabilité du sillage d un cylindre horizontal lorsque le Froude et le nombre de Reynolds varient. La figure 4 montre des visualisations de colorant derrière le cylindre horizontal à des nombres modérés de Reynolds (Re = 68; 70) et de Froude (F = 2, 46; 2, 53). Pour de faibles Reynolds le sillage est stable et contient une bulle de recirculation stationnaire derrière le cylindre. Ceci est très clair sur la visualisation de la figure 4 photo a, où le colorant s étire en un long filament quasi rectiligne. Dans un fluide homogène, il est bien connu que le sillage devient instable lorsque ce nombre de Reynolds augmente au dessus de 49 et conduit à une allée de vortex de von Karman. Dans notre cas d un 10
12 a b Figure 5 a Recirculation des lignes de courants dans le sillage d un cylindre de diamètre D = 6 mm incliné de α = 30 pour un Reynolds Re = 85 et un Froude F = 1, 36. b Instabilité de von Karman pour un cylindre de diamètre D = 7 mm incliné de α = 30 pour un Reynolds Re = 90 et un Froude F = 1, 06. Le champ de vision est de l ordre d une vingtaine de diamètres. a b c Figure 6 Évolution temporelle de l instabilité de von Karman dans le sillage d un cylindre de diamètre D = 7 mm incliné de α = 30 pour un Reynolds Re = 90 et un Froude F = 1, 06. sillage stratifié, on observe aussi une allée de vortex de von Karman au dessus de Re = 69. Les tourbillons sont disposés alternativement de chaque côté du cylindre et s enroulent tandis qu ils sont advectés en aval (cf photo b figure 4). L écoulement est périodique et la longueur d onde est presque indépendante de la distance en aval. La distance (dans la direction y) entre les deux rangées de tourbillons est inférieure au diamètre du cylindre ce qui est plus faible que pour un sillage homogène. Il est frappant de voir que la stratification a un impact fort sur la structure de l écoulement. Elle peut restabiliser le sillage, même pour un nombre de Reynolds 40% plus grand que le nombre de Reynolds critique d un sillage homogène. La figure 5 montre de même la frontière entre la bulle de recirculation (photo a) et l allée de von Karman (photo b) pour un cylindre incliné avec un angle de 30. On observe cependant que la stratification a un effet moins important sur le sillage car la distance entre les deux rangées de vortex est alors approximativement égale à deux diamètres comme dans le cas d un sillage homogène (cf figure 6 où l on peut voir la forme des tourbillons). 11
13 3.2 Simulations Numériques a b c d Figure 7 Champ de vorticité et lignes de courants dans le sillage d un cylindre incliné d un angle α = 90 (a et b) puis α = 30 (c et d). L écoulement est calculé numériquement pour a : Re = 80 et F = 1, 8 ; b : Re = 90 et F = 1, 8 ; c : Re = 100 et F = 1, 8 ; d : Re = 100 et F = 1, 3. Vitesse Temps Figure 8 Evolution temporelle de la vitesse v dans la direction y, 5 diamètres en aval du cylindre pour un nombre de Froude F = 2 et un nombre de Reynolds Re = 65. Dans cet exemple, l écoulement est stable. Les champs de vorticité et les lignes de courants sont présentés sur la figure 7 pour des nombres de Froude et de Reynolds différents. Pour un cylindre incliné, le sillage est clairement instable sur la figure 7 d et présente une allée de vortex de von Karman et il est stable sur la figure 7 c et l allée de vortex oscillatoire est remplacée par une bulle de recirculation stationnaire. Cette tendance est très peu visible pour le cas d un cylindre horizontal comme le montrent les photos a (recirculation) et b (tourbillons de von Karman) de la figure 7 car la stratification 12
14 empêche les tourbillons de se développer comme le montre les visualisations de la figure 4. Les simulations numériques permettent de mesurer quantitativement les oscillations de l écoulement. Par exemple, la figure 8 montre la vitesse obtenue sur l axe y, 5 diamètres en aval du cylindre horizontal à Re = 65. Pour un nombre de Froude donné (F = 2) et pour un nombre de Reynolds inférieur au Reynolds critique (Re = 65), la vitesse commence par osciller, puis, après un certain temps, les oscillations diminuent et tendent vers zero, ce qui signifie que l écoulement stationnaire est stable. Inversement, pour un nombre de Reynolds supérieur au Reynols critique, la vitesse commence aussi à osciller mais continue à croître de façon exponentielle et sature ensuite, ce qui signifie alors que le sillage est instable. Cette différence permet donc de déterminer la stabilité du sillage et d évaluer le nombre de Reynolds critique avec une incertitude de l ordre de 10 sur le nombre de Reynolds. 3.3 Résultats Figure 9 Diagramme d évolution de l instabilité de von Karman pour le sillage de cylindres se déplaçant horizontalement ou avec un angle d inclinaison de 30. Les simulations numériques et les expériences ont été faites pour de nombreux Froude et Reynolds différents, afin de déterminer le nombre de Reynolds critique d apparition des tourbillons 13
15 de von Karman en fonction du nombre de Froude. Le nombre de Reynolds critique est tracé sur le diagramme de stabilité de la figure 9 (losanges verts) et comparé aux résultats expérimentaux. Pour des grands nombres de Froude, le nombre de Reynolds critique est égale à Re = 48 ± 2, en excellent accord avec les résultats antérieurs de la littérature. Lorsque le nombre de Froude diminue, le nombre de Reynolds critique augmente considérablement. Les résultats expérimentaux sont également présentés sur ce diagramme de stabilité. Ils sont représentés par des cercles bleus lorsque le sillage est stable et par des croix bleues lorsque le sillage est instable. Il y a une bonne concordance entre les simulations numériques et les résultats expérimentaux. L effet stabilisateur de la stratification peut être compris comme suit. Les tourbillons de von Karman contiennent une forte vitesse v dans la direction y loin du cylindre par rapport à l écoulement stationnaire. Pour un cylindre incliné, cette vitesse v génère une certaine vitesse verticale vsinα soit v pour un cylindre horizontal, qui est atténuée par la force de rappel due au gradient de densité. Lorsque la stratification augmente, la force de rappel atténue de plus en plus l allée de vortex de von Karman et stabilise ainsi l écoulement. Cette stabilisation est en accord avec les résultats antérieurs sur les sillages de cylindres horizontaux : sur la figure 9, où sont représentés les résultats théoriques (Lin & Pao (1979) [12]) et expérimentaux (Boyer et al. (1989) [7]) antérieurs, on remarque tout de même un décalage avec notre courbe numérique bleue de stabilité dont la corrélation donne l équation Re c = 135F 0,7. Toutefois, les points expérimentaux de Boyer et al. (1989) [7] sont peu nombreux et ne permettent pas une détermination précise de la courbe de stabilité. On peut donc considérer que nos résultats expérimentaux précis, validés par les simulations numériques, sont plus fiables que les différentes études antérieures. Enfin, ce phénomène de stabilisation est très similaire à la stabilisation d un écoulement cisaillé verticalement pour un nombre de Richardson supérieur à 1/4 : lorsque le Froude (qui est proportionnel à 1 ) est suffisamment Ri faible, le cisaillement présent derrière le cylindre n est plus assez grand pour créer l instabilité de Kelvin - Helmholtz, par rapport au gradient de densité stabilisateur. Cependant, il est surprenant de voir que cet effet stabilisant disparaît pour des petits nombres de Froude pour les sillages de cylindres inclinés ; le cas d un cylindre incliné à 30 est tracé en rouge sur la figure 9. Ceci s explique par la structure de l écoulement à forte stratification et la présence d un deuxième mode instable de tourbillons inclinés de von Karman sans vitesse verticale. Les lignes de courant sont alors des ellipses horizontales dont le centre se décale d un angle α par rapport à la verticale. Ce comportement est caractéristique du sillage d un cylindre incliné et ne pouvait pas être obtenu avec un cylindre horizontal, car les ellipses deviennent de plus en plus allongées lorsque α tend vers
16 4 Instabilité 3D 4.1 Visualisation du Mode A par ombroscopie Figure 10 Développement de l instabilité 3D dans le sillage d un cylindre vertical de diamètre D = 5mm pour : a Re = 180 et F = 4, 16 ; b Re = 185 et F = 4, 28 ; c Re = 190 et F = 4, 39. Dans cette section, nous avons réalisé l étude expérimentale de la stabilité 3D du sillage lorsque le Froude et le nombre de Reynolds varient. Pour cela, nous avons utilisé la méthode de visualisation par ombroscopie décrite dans la deuxième partie. La figure 10 montre des visualisations du sillage derrière le cylindre vertical de diamètre D = 5 mm à différents nombres de Reynolds (Re = 180; 185; 190) et de Froude (F = 4, 39; 4, 28; 4, 16), significativement supérieurs aux valeurs de Reynolds étudiés dans la troisième section. Tout d abord, on peut distinguer sur la photo a les tourbillons de von Karman dans le sillage du cylindre, caractéristique d un sillage stable 3D. On remarque ensuite sur les photos b et c que le sillage se déstabilise comme dans le cas homogène et donne lieu à des paires de tourbillons contra-rotatifs perpendiculaires aux tourbillons de von Karman, qui sont advectés par l écoulement. L écoulement est périodique et la longueur d onde est indépendante de la distance en aval. Cette structure est caractéristique du mode A, qui apparaît dans le sillage homogène d un cylindre. 4.2 Diagramme de stabilité En effectuant les expériences précédentes avec différents diamètres et différentes inclinaisons du cylindre, on peut tracer le diagramme de stabilité 3D du sillage d un cylindre, comme indiqué sur la figure 11. Les résultats expérimentaux sont représentés par des cercles lorsque le sillage est stable et par des croix lorsque le sillage est instable. On peut alors tracer (courbe en trait plein) le Reynolds critique en fonction du Froude. Pour un nombre de Froude élevé (F 4) et donc une faible stratification, l instabilité apparaît pour un nombre de Reynolds critique de l ordre de celui du sillage homogène d un cylindre, que l on trouve dans la littérature à Re c = 189 (Barkley (1996) [3]). Lorsque le nombre de Froude diminue, on remarque que pour des nombres de Froude modérés (2 F 4), le nombre de Reynolds critique diminue. Cela signifie qu une 15
17 Figure 11 Diagramme de stabilité du mode A pour le sillage d un cylindre vertical et évolution de cette instabilité pour des cylindres inclinés d un angle α = 30, 45 et 60. La courbe discontinue correspond au cas du fluide homogène. stratification modérée déstabilise l écoulement. Cette déstabilisation est moins prononcée pour un cylindre incliné de 30 et tend à disparaître pour des angles de 45 et 60. Cependant, il est encore plus surprenant de voir que lorsque le nombre de Froude est encore diminué (F 1, 5), le Reynolds critique ré-augmente très fortement pour les fluides très stratifiés. Ces résultats expérimentaux sont résumés sur la figure 12, où est représentée l évolution du Reynolds critique de la transition stabilité 3D / instabilité similaire au mode A. On remarque tout d abord que l ensemble des courbes convergent vers la valeur Re c = 189 correspondant au cas d un fluide homogène (Barkley (1996) [3]). Ce résultat est satisfaisant car pour des nombres de Froude élevés, la stratification est faible donc le comportement du sillage doit tendre vers le sillage d un cylindre dans un fluide homogène, quelle que soit l inclinaison du cylindre. Ensuite on remarque que la courbe d évolution du nombre de Reynolds critique, à nombre de Froude fixé, 16
18 a b Figure 12 a : Évolution du nombre de Reynolds critique du mode A en fonction du nombre de Froude et de l inclinaison de l angle α. La courbe discontinue correspond au cas du fluide homogène. b : Diagramme d évolution de la longueur d onde adimensionnée (Longueur d onde / diamètre du cylindre) de l instabilité 3D en fonction du Froude et de l inclinaison du cylindre. remonte lorsqu on augmente l inclinaison du cylindre. Ce comportement montre qu il existe bien une différence entre le mode A classique du cylindre vertical et l instabilité 3D dans le sillage d un cylindre incliné dans un fluide stratifié. La stratification joue donc un rôle primordial dans l étude des instabilités 3D. La figure 12 b permet de comparer les valeurs de la longueur d onde adimensionnée en fonction du nombre de Froude, selon l inclinaison du cylindre. On remarque très peu de différence avec la valeur théorique λ = 4 (Barkley (1996) [3]) d autant plus que l incertitude sur la mesure de la longueur d onde est de l ordre de 20%. Toutefois, on observe une légère augmentation de cette longueur d onde avec l inclinaison, et ce quel que soit le Froude. 4.3 Une nouvelle instabilité observée avec des cylindres inclinés? Lorsque le cylindre est incliné par rapport à la verticale, la structure de l instabilité change fortement comme le montrent les visualisations de la figure 13 faites pour différentes inclinaisons (α = 30, 45 et 60 ) et pour des nombres de Reynolds supérieurs aux nombres de Reynolds critiques correspondants. De fines lignes axiales apparaissent, probablement liées à la présence de couches critiques possédant de forts gradients de densité. Ces lignes deviennent ondulées et créent des formes en S qui rappellent la structure des tourbillons de Kelvin - Helmholtz observés sur un tourbillon incliné par rapport à une stratification (Boulanger et al. (2008) [6]). Cependant, la longueur d onde axiale, indépendante de la distance en aval, semble similaire 17
19 Figure 13 Développement de l instabilité 3D dans le sillage d un cylindre incliné pour : a un diamètre D = 6 mm, un angle α = 30, un Reynolds Re = 210, et un Froude F = 3, 37 ; b un diamètre D = 8 mm, un angle α = 45, un Reynolds Re = 220, et un Froude F = 1, 99 ; c un diamètre D = 8 mm, un angle α = 60, un Reynolds Re = 210, et un Froude F = 1, 90. à la longueur d onde du mode A que l on distingue juste derrière le cylindre, en amont de cette nouvelle structure. De plus, on observe de même une déstabilisation du sillage pour des stratifications modérées. Ces remarques faites sur les visualisations de la figure 13 sont validées par les diagrammes a et b de la figure 12 où l on a effectivement observé les similitudes entre cette nouvelle forme en S d instabilité 3D et le mode A. On peut donc penser que cette nouvelle structure de l instabilité observée est simplement une déformation du mode A due à la présence de couches critiques. 18
20 5 Conclusion Nous avons présenté une étude expérimentale et numérique du sillage d un cylindre circulaire, incliné par rapport à la verticale puis parfaitement horizontal et se déplaçant dans un fluide fortement stratifié. Dans une première partie, nous avons montré que la stratification tend à stabiliser l allée de tourbillons de von Karman pour des nombres de Froude modérés. On peut expliquer cette tendance par le fait que les tourbillons inclinés ou horizontaux génèrent une vitesse verticale et nécessitent alors une énergie potentielle supplémentaire comme pour la stratification de l instabilité de Kelvin - Helmholtz par une stratification pour un nombre de Richardson Ri > 1/4. Ce résultat est en accord avec l étude du cylindre horizontal de Boyer et al. (1989) [7]. Toutefois, il a été constaté pour un cylindre incliné l absence de stabilisation pour des fortes stratifications, où le nombre de Reynolds critique se trouve être proche de sa valeur pour un fluide homogène. Ceci s explique par la présence d un deuxième mode instable de tourbillons de von Karman sans vitesse verticale, comme cela a été obtenu pour un vortex solitaire incliné à faible nombre de Froude (Boulanger et al. (2007) [5]). Ce comportement est caractéristique du sillage d un cylindre incliné et ne peut pas être obtenu avec un cylindre horizontal. La deuxième partie de cette étude présente l évolution de l instabilité 3D que l on observe par ombroscopie pour des nombres de Reynolds plus élevés que ceux de la première partie. On retrouve le comportement théorique du sillage d un cylindre dans un fluide homogène pour des nombres de Froude élevés (stratification faible), avec la présence du mode A. Puis on a remarqué l influence de la stratification sur la stabilité du mode A, qui modifie le nombre de Reynolds critique de cette instabilité. Tout d abord, elle déstabilise le sillage pour des nombres de Froude modérés (2 F 4). Puis, plus l inclinaison du cylindre augmente, plus le Reynolds critique est élevé et on découvre un nouveau type d instabilité, en forme de S, qui semble être une instabilité similaire au mode A (même longueur d onde, apparaissant en aval du mode A) mais modifiée par la présence de couches critiques possédant de forts gradients de densité. Cependant, l effet de l inclinaison et l effet d une forte stratification n ayant pas encore été analysés avant cette étude, de vastes résultats expérimentaux et numériques sont encore nécessaires afin de décrire la dynamique complète du sillage d un cylindre dans un fluide stratifié. Par exemple, nous avons longuement essayé d observer l instabilité ZigZag (Billant & Chomaz (2000) [4]) en utilisant des cylindres de diamètres plus grands mais aucune visualisation n a été possible avec ce dispositif expérimental, probablement due aux faibles dimensions de la cuve pour de tels diamètres (D 32 mm). 19
21 Références [1] Albarède, P. & Provansal, M. Quasi-periodic cylinder wakes and the ginzburg-landau model. J. Fluid Mech. 291, , [2] Baines, P. G. Upstream influence and Long s model in stratifed flows. J. Fluid Mech. 82, , [3] Barkley, D. & Henderson, R. D. Three-dimensional Floquet stability analysis of the wake of a circular cylinder. J. Fluid Mech. 322, , [4] Billant, P. & Chomaz, J.-M. Theoretical analysis of the zigzag instability of a vertical columnar vortex pair in a strongly stratified fluid. J. Fluid Mech. 419, 29-63, [5] Boulanger, N., Meunier, P. & Le Dizès, S. Structure of a stratified tilted vortex. J. Fluid Mech. 583, , [6] Boulanger, N., Meunier, P. & Le Dizès, S. Tilt-induced instability of a stratified vortex. J. Fluid Mech. 596, 1-20, [7] Boyer, D. L., Davies, P. A., Fernando, H. J. S. & Zhang, X. Linearly stratified flow past a horizontal circular cylinder. Philos. Trans. R. Soc. London Ser. A 328, 501, [8] Browand, F. K. & Winant, C. D. Blocking ahead of a cylinder moving in a stratified fluid : an experiment. Geophys. Fluid Dyn. 4, 29-53, [9] Chen, J.-H., Pritchard, W. G. & Tavener, S. J. Bifurcation for flow past a cylinder between parallel planes. J. Fluid Mech. 284, 23-41, [10] Dusek, J., Le Gal, P. & Fraunie, P. A numerical and theoretical study of the first Hopf bifurcation in a cylinder wake. J. Fluid Mech. 264, 59-80, [11] Jackson, C. P. A finite-element study of the onset of vortex shedding in flow past variously shaped bodies. J. Fluid Mech. 182, 23-45, [12] Lin, J. T. & Pao, Y. H. Wakes in stratified fluids : a review. Annu. Rev. Fluid Mech. 11, , [13] Mathis, C., Provansal, M. & Boyer, L. The Benard-von Karman instability : an experimental study near the threshold. J. Phys. Lett. Paris 45, , [14] Noack, B. & Eckelmann, H. A global stability analysis of the steady and periodic cylinder wake. J. Fluid Mech. 270, , [15] Provansal, M., Mathis, C. & Boyer, L. Benard-von Karman instability : transient and forced regimes. J. Fluid Mech. 182, 1-22, [16] Rees, S. J. & Juniper, M. P. The effect of confinement on the stability of viscous planar jets and wakes. J. Fluid Mech. 656, ,
22 [17] Sahin, M. & Owens, R. G. A numerical investigation of wall effects up to high blocage ratios on two-dimensional flow past a confined circular cylinder. Phys. Fluids 16, , [18] Schumm, M., Berger, E. & Monkewitz, P. A. Self-excited oscillations in the wake of two-dimensional bluff bodies and their control. J. Fluid Mech. 271, 17-53, [19] Spedding, G. R. The evolution of initially turbulent bluff-body wakes at high internal Froude number. J. Fluid Mech. 337, , [20] Williamson, C. H. K. Vortex dynamics in the cylinder wake. Annu. Rev. Fluid Mech. 28, , [21] Xu, Y., Fernando, H. J. S. & Boyer, D. L. Turbulent wakes of stratified flow past a cylinder. Phys. Fluids 7 (9), ,
FLUIDES EN ÉCOULEMENT Méthodes et modèles
FLUIDES EN ÉCOULEMENT Méthodes et modèles Jacques PADET Professeur Émérite à l Université de Reims Seconde édition revue et augmentée TABLE DES MATIÈRES PRÉSENTATION Préface de la 1 ère édition Prologue
Plus en détailInstabilités bi- et tridimensionnelles dans une couche limite décollée compressible subsonique
Instabilités bi- et tridimensionnelles dans une couche limite décollée compressible subsonique M. Merle a,b, U. Ehrenstein b, J-C. Robinet a a. Laboratoire DynFluid - Arts et Métiers ParisTech, 151 Boulevard
Plus en détailEXERCICE 2 : SUIVI CINETIQUE D UNE TRANSFORMATION PAR SPECTROPHOTOMETRIE (6 points)
BAC S 2011 LIBAN http://labolycee.org EXERCICE 2 : SUIVI CINETIQUE D UNE TRANSFORMATION PAR SPECTROPHOTOMETRIE (6 points) Les parties A et B sont indépendantes. A : Étude du fonctionnement d un spectrophotomètre
Plus en détailObjectifs du cours Modélisation de la Turbulence M2 - EE
Objectifs du cours Modélisation de la Turbulence M2 - EE Gomez Thomas Institut Jean Le Rond d Alembert Caractériser et classifier les écoulements turbulents. Introduire les outils mathématiques. Introduire
Plus en détailFormation à la C F D Computational Fluid Dynamics. Formation à la CFD, Ph Parnaudeau
Formation à la C F D Computational Fluid Dynamics Formation à la CFD, Ph Parnaudeau 1 Qu est-ce que la CFD? La simulation numérique d un écoulement fluide Considérer à présent comme une alternative «raisonnable»
Plus en détailCalcul des pertes de pression et dimensionnement des conduits de ventilation
Calcul des pertes de pression et dimensionnement des conduits de ventilation Applications résidentielles Christophe Delmotte, ir Laboratoire Qualité de l Air et Ventilation CSTC - Centre Scientifique et
Plus en détailLES LOIS PHYSIQUES APPLIQUÉES AUX DEUX-ROUES : 1. LA FORCE DE GUIDAGE
LES LOIS PHYSIQUES APPLIQUÉES AUX DEUX-ROUES : 1. LA FORCE DE GUIDAGE 2. L EFFET GYROSCOPIQUE Les lois physiques qui régissent le mouvement des véhicules terrestres sont des lois universelles qui s appliquent
Plus en détailT.P. FLUENT. Cours Mécanique des Fluides. 24 février 2006 NAZIH MARZOUQY
T.P. FLUENT Cours Mécanique des Fluides 24 février 2006 NAZIH MARZOUQY 2 Table des matières 1 Choc stationnaire dans un tube à choc 7 1.1 Introduction....................................... 7 1.2 Description.......................................
Plus en détailModélisation 3D par le modèle de turbulence k-ε standard de la position de la tête sur la force de résistance rencontrée par les nageurs.
Modélisation 3D par le modèle de turbulence k-ε standard de la position de la tête sur la force de résistance rencontrée par les nageurs. H. ZAÏDI a, S. FOHANNO a, R. TAÏAR b, G. POLIDORI a a Laboratoire
Plus en détail10 leçon 2. Leçon n 2 : Contact entre deux solides. Frottement de glissement. Exemples. (PC ou 1 er CU)
0 leçon 2 Leçon n 2 : Contact entre deu solides Frottement de glissement Eemples (PC ou er CU) Introduction Contact entre deu solides Liaisons de contact 2 Contact ponctuel 2 Frottement de glissement 2
Plus en détailG.P. DNS02 Septembre 2012. Réfraction...1 I.Préliminaires...1 II.Première partie...1 III.Deuxième partie...3. Réfraction
DNS Sujet Réfraction...1 I.Préliminaires...1 II.Première partie...1 III.Deuxième partie...3 Réfraction I. Préliminaires 1. Rappeler la valeur et l'unité de la perméabilité magnétique du vide µ 0. Donner
Plus en détailETUDE DE COMPATIBILITE DE LA ZONE DE RECOUVREMENT DES MODELES NUMERIQUES APPLICATION AUX ETUDES D IMPACT DES PROJETS D ENERGIES MARINES
ETUDE DE COMPATIBILITE DE LA ZONE DE RECOUVREMENT DES MODELES NUMERIQUES APPLICATION AUX ETUDES D IMPACT DES PROJETS D ENERGIES MARINES Julien Schaguene, Olivier Bertrand, Eric David Sogreah Consultants
Plus en détailSujet proposé par Yves M. LEROY. Cet examen se compose d un exercice et de deux problèmes. Ces trois parties sont indépendantes.
Promotion X 004 COURS D ANALYSE DES STRUCTURES MÉCANIQUES PAR LA MÉTHODE DES ELEMENTS FINIS (MEC 568) contrôle non classant (7 mars 007, heures) Documents autorisés : polycopié ; documents et notes de
Plus en détailSUIVI CINETIQUE PAR SPECTROPHOTOMETRIE (CORRECTION)
Terminale S CHIMIE TP n 2b (correction) 1 SUIVI CINETIQUE PAR SPECTROPHOTOMETRIE (CORRECTION) Objectifs : Déterminer l évolution de la vitesse de réaction par une méthode physique. Relier l absorbance
Plus en détailÉTUDE DE L EFFICACITÉ DE GÉOGRILLES POUR PRÉVENIR L EFFONDREMENT LOCAL D UNE CHAUSSÉE
ÉTUDE DE L EFFICACITÉ DE GÉOGRILLES POUR PRÉVENIR L EFFONDREMENT LOCAL D UNE CHAUSSÉE ANALYSIS OF THE EFFICIENCY OF GEOGRIDS TO PREVENT A LOCAL COLLAPSE OF A ROAD Céline BOURDEAU et Daniel BILLAUX Itasca
Plus en détailLes correcteurs accorderont une importance particulière à la rigueur des raisonnements et aux représentations graphiques demandées.
Les correcteurs accorderont une importance particulière à la rigueur des raisonnements et aux représentations graphiques demandées. 1 Ce sujet aborde le phénomène d instabilité dans des systèmes dynamiques
Plus en détailCaractéristiques des ondes
Caractéristiques des ondes Chapitre Activités 1 Ondes progressives à une dimension (p 38) A Analyse qualitative d une onde b Fin de la Début de la 1 L onde est progressive puisque la perturbation se déplace
Plus en détailETUDE DE L INFLUENCE D UNE PHASE DISPERSEE SUR LE MELANGE DANS LES ECOULEMENTS DE TAYLOR-COUETTE
14 EME CONGRÈS FRANCOPHONE DE TECHNIQUES LASER (CFTL2014) MARSEILLE, 15 19 SEPTEMBRE 2014 ETUDE DE L INFLUENCE D UNE PHASE DISPERSEE SUR LE MELANGE DANS LES ECOULEMENTS DE TAYLOR-COUETTE Diane Dherbécourt
Plus en détailChapitre 2 : Caractéristiques du mouvement d un solide
Chapitre 2 : Caractéristiques du mouvement d un solide I Rappels : Référentiel : Le mouvement d un corps est décris par rapport à un corps de référence et dépend du choix de ce corps. Ce corps de référence
Plus en détailRapport du projet CFD 2010
ISAE-ENSICA Rapport du projet CFD 2010 Notice explicative des différents calculs effectués sous Fluent, Xfoil et Javafoil Tanguy Kervern 19/02/2010 Comparaison des performances de différents logiciels
Plus en détailExemple d application en CFD : Coefficient de traînée d un cylindre
Exemple d application en CFD : Coefficient de traînée d un cylindre 1 Démarche générale Avec Gambit Création d une géométrie Maillage Définition des conditions aux limites Avec Fluent 3D Choix des équations
Plus en détail1. Notions d aérodynamique
Nous constatâmes facilement que le vent s infléchissait autour de l île de manière à converger vers la zone de calme ; la partie supérieure de la colonne ascendante était, en quelque sorte, dessinée dans
Plus en détailAnalyse de la dynamique d un lit fluidisé gaz-solide en interaction acoustique avec son système de ventilation : comparaison théorie/expérience.
Analyse de la dynamique d un lit fluidisé gaz-solide en interaction acoustique avec son système de ventilation : comparaison théorie/expérience. F.BONNIOL, C. SIERRA, R. OCCELLI AND L. TADRIST Laboratoire
Plus en détailFigure 3.1- Lancement du Gambit
3.1. Introduction Le logiciel Gambit est un mailleur 2D/3D; pré-processeur qui permet de mailler des domaines de géométrie d un problème de CFD (Computational Fluid Dynamics).Il génère des fichiers*.msh
Plus en détailVis à billes de précision à filets rectifiés
sommaire Calculs : - Capacités de charges / Durée de vie - Vitesse et charges moyennes 26 - Rendement / Puissance motrice - Vitesse critique / Flambage 27 - Précharge / Rigidité 28 Exemples de calcul 29
Plus en détailTP 7 : oscillateur de torsion
TP 7 : oscillateur de torsion Objectif : étude des oscillations libres et forcées d un pendule de torsion 1 Principe général 1.1 Définition Un pendule de torsion est constitué par un fil large (métallique)
Plus en détailLe turbo met les gaz. Les turbines en équation
Le turbo met les gaz Les turbines en équation KWOK-KAI SO, BENT PHILLIPSEN, MAGNUS FISCHER La mécanique des fluides numérique CFD (Computational Fluid Dynamics) est aujourd hui un outil abouti de conception
Plus en détailChapitre 0 Introduction à la cinématique
Chapitre 0 Introduction à la cinématique Plan Vitesse, accélération Coordonnées polaires Exercices corrigés Vitesse, Accélération La cinématique est l étude du mouvement Elle suppose donc l existence à
Plus en détailEnsemble léger de prise de photo sous UV-A Tam Photo Kit n 1 pour appareil photo compact
Ensemble léger de prise de photo sous UV-A Tam Photo Kit n 1 pour appareil photo compact Phone +33 (0)130 808 182 - Fax. +33 (0)130 808 199 /15 rue des Frères Lumière - ZI des Ebisoires BP136-78374 PLAISIR
Plus en détailLes objets très lointains
Les objets très lointains Lorsque les étoiles sont proches il est possible de mesurer la distance qui nous en sépare par une méthode dite abusivement directe, la trigonométrie, qui permet de déduire les
Plus en détail3. Artefacts permettant la mesure indirecte du débit
P-14V1 MÉTHODE DE MESURE DU DÉBIT D UN EFFLUENT INDUSTRIEL EN CANALISATIONS OUVERTES OU NON EN CHARGE 1. Domaine d application Cette méthode réglemente la mesure du débit d un effluent industriel en canalisations
Plus en détailLa spectrophotométrie
Chapitre 2 Document de cours La spectrophotométrie 1 Comment interpréter la couleur d une solution? 1.1 Décomposition de la lumière blanche En 1666, Isaac Newton réalise une expérience cruciale sur la
Plus en détailChapitre XIV BASES PHYSIQUES QUANTITATIVES DES LOIS DE COMPORTEMENT MÉCANIQUE. par S. CANTOURNET 1 ELASTICITÉ
Chapitre XIV BASES PHYSIQUES QUANTITATIVES DES LOIS DE COMPORTEMENT MÉCANIQUE par S. CANTOURNET 1 ELASTICITÉ Les propriétés mécaniques des métaux et alliages sont d un grand intérêt puisqu elles conditionnent
Plus en détailPropriétés thermiques d un mélangeur chaotique statique
Propriétés thermiques d un mélangeur chaotique statique Mathieu CREYSSELS, Simon PRIGENT, Yixian ZHOU, Jianjin XIN, Christian NICOT, Philippe CARRIÈRE Laboratoire de Mécanique des Fluides et Acoustique,
Plus en détailSIMULATION DU PROCÉDÉ DE FABRICATION DIRECTE DE PIÈCES THERMOPLASTIQUES PAR FUSION LASER DE POUDRE
SIMULATION DU PROCÉDÉ DE FABRICATION DIRECTE DE PIÈCES THERMOPLASTIQUES PAR FUSION LASER DE POUDRE Denis DEFAUCHY Gilles REGNIER Patrice PEYRE Amine AMMAR Pièces FALCON - Dassault Aviation 1 Présentation
Plus en détailStockage de chaleur solaire par sorption : Analyse et contrôle du système à partir de sa simulation dynamique
Stockage de chaleur solaire par sorption : Analyse et contrôle du système à partir de sa simulation dynamique Kokouvi Edem N TSOUKPOE 1, Nolwenn LE PIERRÈS 1*, Lingai LUO 1 1 LOCIE, CNRS FRE3220-Université
Plus en détailThéories de champ moyen et convection à grande échelle
Chapitre Théories de champ moyen et convection à grande échelle 51 Introduction Au cours de ce travail, nous avons à plusieurs reprises été confrontés au problème de la compréhension et de la modélisation
Plus en détailValidation d un modèle CFD Thermique pour un système de Double Embrayage à Sec.
Validation d un modèle CFD Thermique pour un système de Double Embrayage à Sec. Anthony LEVILLAIN 1,3,*, Pascale BRASSART 1, David DEMARE 2, Béatrice PATTE- ROULAND 3 1 VALEO Transmissions, Centre d'etudes
Plus en détailOscillations libres des systèmes à deux degrés de liberté
Chapitre 4 Oscillations libres des systèmes à deux degrés de liberté 4.1 Introduction Les systèmes qui nécessitent deux coordonnées indépendantes pour spécifier leurs positions sont appelés systèmes à
Plus en détailTD1 PROPAGATION DANS UN MILIEU PRESENTANT UN GRADIENT D'INDICE
TD1 PROPAGATION DANS UN MILIEU PRESENTANT UN GRADIENT D'INDICE Exercice en classe EXERCICE 1 : La fibre à gradient d indice On considère la propagation d une onde électromagnétique dans un milieu diélectrique
Plus en détailChapitre 02. La lumière des étoiles. Exercices :
Chapitre 02 La lumière des étoiles. I- Lumière monochromatique et lumière polychromatique. )- Expérience de Newton (642 727). 2)- Expérience avec la lumière émise par un Laser. 3)- Radiation et longueur
Plus en détailEssais de charge sur plaque
Page No.: 1 L essai de charge sur plaque est exécuté entre autres dans des galeries d exploration ou dans des puits, mais il peut aussi être exécuté à la surface en appliquant un poids mort ou en chargeant
Plus en détailProjet Optiperf : les ressources du calcul parallèle à destination des architectes navals
Projet Optiperf : les ressources du calcul parallèle à destination des architectes navals Pierre-Michel Guilcher, Olivier Payen, Aurélien Drouet, Erwan Jacquin Plan de l exposé Contexte général Définition
Plus en détailIMAGERIE PAR TOMOGRAPHIE ÉLECTRIQUE RÉSISTIVE DE LA DISTRIBUTION DES PHASES DANS UNE COLONNE À BULLES
IMAGERIE PAR TOMOGRAPHIE ÉLECTRIQUE RÉSISTIVE DE LA DISTRIBUTION DES PHASES DANS UNE COLONNE À BULLES E. Fransolet, M. Crine, G. L Homme, Laboratoires de Génie Chimique, P. Marchot, D. Toye. Université
Plus en détailSpectrophotométrie - Dilution 1 Dilution et facteur de dilution. 1.1 Mode opératoire :
Spectrophotométrie - Dilution 1 Dilution et facteur de dilution. 1.1 Mode opératoire : 1. Prélever ml de la solution mère à la pipette jaugée. Est-ce que je sais : Mettre une propipette sur une pipette
Plus en détailInitiation à la Mécanique des Fluides. Mr. Zoubir HAMIDI
Initiation à la Mécanique des Fluides Mr. Zoubir HAMIDI Chapitre I : Introduction à la mécanique des fluides 1 Introduction La mécanique des fluides(mdf) a pour objet l étude du comportement des fluides
Plus en détailBACCALAURÉAT GÉNÉRAL SÉRIE SCIENTIFIQUE
BACCALAURÉAT GÉNÉRAL SÉRIE SCIENTIFIQUE ÉPREUVE DE SCIENCES DE L INGÉNIEUR ÉPREUVE DU VENDREDI 20 JUIN 2014 Session 2014 Durée de l épreuve : 4 heures Coefficient 4,5 pour les candidats ayant choisi un
Plus en détailCOTTAZ Céline DESVIGNES Emilie ANTHONIOZ-BLANC Clément VUILLERMET DIT DAVIGNON Nicolas. Quelle est la trajectoire de la Lune autour de la Terre?
COTTAZ Céline DESVIGNES Emilie ANTHONIOZ-BLANC Clément VUILLERMET DIT DAVIGNON Nicolas Quelle est la trajectoire de la Lune autour de la Terre? Terminale S1 Lycée Elie Cartan Olympiades de Physiques 2003-2004
Plus en détailLes Conditions aux limites
Chapitre 5 Les Conditions aux limites Lorsque nous désirons appliquer les équations de base de l EM à des problèmes d exploration géophysique, il est essentiel, pour pouvoir résoudre les équations différentielles,
Plus en détailPrésentation des projets de recherche BLOWOUT et METANE. Journée technique du Cedre. Brest 14 novembre 2013
Présentation des projets de recherche BLOWOUT et METANE Journée technique du Cedre Brest 14 novembre 2013 1 Déroulement Fiches techniques Contexte Description technique Démonstration Questions 2 Fiches
Plus en détailPrincipes généraux de la modélisation de la dispersion atmosphérique
Principes généraux de la modélisation de la dispersion atmosphérique Rémy BOUET- DRA/PHDS/EDIS remy.bouet@ineris.fr //--12-05-2009 1 La modélisation : Les principes Modélisation en trois étapes : Caractériser
Plus en détailQ6 : Comment calcule t-on l intensité sonore à partir du niveau d intensité?
EXERCICE 1 : QUESTION DE COURS Q1 : Qu est ce qu une onde progressive? Q2 : Qu est ce qu une onde mécanique? Q3 : Qu elle est la condition pour qu une onde soit diffractée? Q4 : Quelles sont les différentes
Plus en détailQUELQUES ACTIVITES RELATIVES A LA PARTIE A Propagation d une onde ; onde progressive. Comment installer le format de compression divx?
Lycée Bi h t QUELQUES ACTIVITES RELATIVES A LA PARTIE A Propagation d une onde ; onde progressive Il semble nécessaire d utiliser des fichiers images, de grande taille généralement, aussi, nous proposons
Plus en détailSOCIETE NATIONALE DES CHEMINS DE FER BELGES SPECIFICATION TECHNIQUE
SOCIETE NATIONALE DES CHEMINS DE FER BELGES SPECIFICATION TECHNIQUE L - 72 FOURNITURE DE SEMELLES ELASTIQUES POUR LA FIXATION DE VOIE "TYPE BOTZELAER" EDITION: 04/2001 Index 1. INTRODUCTION... 3 1.1. DOMAINE
Plus en détailChapitre 1 Régime transitoire dans les systèmes physiques
Chapitre 1 Régime transitoire dans les systèmes physiques Savoir-faire théoriques (T) : Écrire l équation différentielle associée à un système physique ; Faire apparaître la constante de temps ; Tracer
Plus en détailVision industrielle et télédétection - Détection d ellipses. Guillaume Martinez 17 décembre 2007
Vision industrielle et télédétection - Détection d ellipses Guillaume Martinez 17 décembre 2007 1 Table des matières 1 Le projet 3 1.1 Objectif................................ 3 1.2 Les choix techniques.........................
Plus en détailSIMULATION NUMERIQUE DU FLUX D AIR EN BLOC OPÉRATOIRE
Maîtrise d ambiance et Qualité de l air SIMULATION NUMERIQUE DU FLUX D AIR EN BLOC OPÉRATOIRE PERTURBATION À L ÉTAT STATIQUE OU DYNAMIQUE Alina SANTA CRUZ École d Ingénieurs de Cherbourg LUSAC «Équipe
Plus en détailEtude aérodynamique du nouveau véhicule Eco-marathon ECAM
Etude aérodynamique du nouveau véhicule Eco-marathon ECAM Ing. S. Vandenbussche Prof. Dr Ir L. Bricteux ECAM Bruxelles Prof. Dr Ir J. van Beeck Von Karman institute Cet article traite de l étude et de
Plus en détailPhénomènes dangereux et modélisation des effets
Phénomènes dangereux et modélisation des effets B. TRUCHOT Responsable de l unité Dispersion Incendie Expérimentations et Modélisations Phénomènes dangereux Description et modélisation des phénomènes BLEVE
Plus en détailLe Soleil. Structure, données astronomiques, insolation.
Le Soleil Structure, données astronomiques, insolation. Le Soleil, une formidable centrale à Fusion Nucléaire Le Soleil a pris naissance au sein d un nuage d hydrogène de composition relative en moles
Plus en détailETUDE COMPARATIVE DES MODELISATIONS NUMERIQUE ET PHYSIQUE DE DIFFERENTS OUVRAGES D EVACUATION DES CRUES
ETUDE COMPARATIVE DES MODELISATIONS NUMERIQUE ET PHYSIQUE DE DIFFERENTS OUVRAGES D EVACUATION DES CRUES P.E. LOISEL, J. SCHAGUENE, O. BERTRAND, C. GUILBAUD ARTELIA EAU ET ENVIRONNEMENT Symposium du CFBR
Plus en détailSéquence 9. Étudiez le chapitre 11 de physique des «Notions fondamentales» : Physique : Dispersion de la lumière
Séquence 9 Consignes de travail Étudiez le chapitre 11 de physique des «Notions fondamentales» : Physique : Dispersion de la lumière Travaillez les cours d application de physique. Travaillez les exercices
Plus en détailAutomatique Linéaire 1 Travaux Dirigés 1A ISMIN
Automatique Linéaire 1 Travaux Dirigés Travaux dirigés, Automatique linéaire 1 J.M. Dutertre 2014 TD 1 Introduction, modélisation, outils. Exercice 1.1 : Calcul de la réponse d un 2 nd ordre à une rampe
Plus en détailInfluence de la géométrie du conducteur sur la température dans un poste sous enveloppe métallique
SYMPOSIUM DE GENIE ELECTRIQUE (SGE 14) : EF-EPF-MGE 2014, 8-10 JUILLET 2014, ENS CACHAN, FRANCE Influence de la géométrie du conducteur sur la dans un poste sous enveloppe métallique Nesrine REBZANI 1,2,3,
Plus en détailObserver TP Ondes CELERITE DES ONDES SONORES
OBJECTIFS CELERITE DES ONDES SONORES Mesurer la célérité des ondes sonores dans l'air, à température ambiante. Utilisation d un oscilloscope en mode numérique Exploitation de l acquisition par régressif.
Plus en détailChapitre 7: Dynamique des fluides
Chapitre 7: Dynamique des fluides But du chapitre: comprendre les principes qui permettent de décrire la circulation sanguine. Ceci revient à étudier la manière dont les fluides circulent dans les tuyaux.
Plus en détailFUSION PAR CONFINEMENT MAGNÉTIQUE
FUSION PAR CONFINEMENT MAGNÉTIQUE Séminaire de Xavier GARBET pour le FIP 06/01/2009 Anthony Perret Michel Woné «La production d'énergie par fusion thermonucléaire contrôlée est un des grands défis scientifiques
Plus en détail2 e partie de la composante majeure (8 points) Les questions prennent appui sur six documents A, B, C, D, E, F (voir pages suivantes).
SUJET DE CONCOURS Sujet Exploitation d une documentation scientifique sur le thème de l énergie 2 e partie de la composante majeure (8 points) Les questions prennent appui sur six documents A, B, C, D,
Plus en détailDIFFRACTion des ondes
DIFFRACTion des ondes I DIFFRACTION DES ONDES PAR LA CUVE À ONDES Lorsqu'une onde plane traverse un trou, elle se transforme en onde circulaire. On dit que l'onde plane est diffractée par le trou. Ce phénomène
Plus en détailRésonance Magnétique Nucléaire : RMN
21 Résonance Magnétique Nucléaire : RMN Salle de TP de Génie Analytique Ce document résume les principaux aspects de la RMN nécessaires à la réalisation des TP de Génie Analytique de 2ème année d IUT de
Plus en détailRELEVE D ETAT DU PONT DES GRANDS-CRÊTS. On a procédé une auscultation visuelle entre le 23 et le 29 mars 2007.
RELEVE D ETAT DU PONT DES GRANDS-CRÊTS On a procédé une auscultation visuelle entre le 23 et le 29 mars 2007. Pour mieux comprendre les résultats ici une petit plan où il y a signalées les différentes
Plus en détailChapitre 1 Cinématique du point matériel
Chapitre 1 Cinématique du point matériel 7 1.1. Introduction 1.1.1. Domaine d étude Le programme de mécanique de math sup se limite à l étude de la mécanique classique. Sont exclus : la relativité et la
Plus en détailMOTO ELECTRIQUE. CPGE / Sciences Industrielles pour l Ingénieur TD06_08 Moto électrique DIAGRAMME DES INTER-ACTEURS UTILISATEUR ENVIRONNEMENT HUMAIN
MOTO ELECTRIQUE MISE EN SITUATION La moto électrique STRADA EVO 1 est fabriquée par une société SUISSE, située à LUGANO. Moyen de transport alternatif, peut-être la solution pour concilier contraintes
Plus en détailMélanges binaires de granulaires en tambour tournant
Formation Stage 2006 2007 Sciences de la Matière PERGE Christophe École Normale Supérieure de Lyon L3 Université Claude Bernard, Lyon 1 Option Physique Mélanges binaires de granulaires en tambour tournant
Plus en détailCours IV Mise en orbite
Introduction au vol spatial Cours IV Mise en orbite If you don t know where you re going, you ll probably end up somewhere else. Yogi Berra, NY Yankees catcher v1.2.8 by-sa Olivier Cleynen Introduction
Plus en détailNom : Groupe : Date : 1. Quels sont les deux types de dessins les plus utilisés en technologie?
Nom : Groupe : Date : Verdict Chapitre 11 1 La communication graphique Pages 336 et 337 1. Quels sont les deux types de dessins les plus utilisés en technologie? Les dessins de fabrication. Les schémas.
Plus en détailInfluence de la répartition de la charge sur les performances d une turbomachine axiale contrarotative
Influence de la répartition de la charge sur les performances d une turbomachine axiale contrarotative J. Wang a, F. Ravelet a, F. Bakir a, C. Sarraf a a. DynFluid Lab., Arts et Metiers ParisTech, 151
Plus en détailFonctions de plusieurs variables
Module : Analyse 03 Chapitre 00 : Fonctions de plusieurs variables Généralités et Rappels des notions topologiques dans : Qu est- ce que?: Mathématiquement, n étant un entier non nul, on définit comme
Plus en détailuc : Cas d utilisation Top-Chair [Utilisation normale] Fauteuil Top-Chair Déplacer le fauteuil sur tous chemins «include» «include» «extend»
TopChair S c Première partie Présentation du système Plus d autonomie pour plus de liberté! TopChair S c offre aux personnes à mobilité réduite une nouvelle possibilité de se déplacer sans assistance à
Plus en détailFiche de lecture du projet de fin d étude
GENIE CLIMATIQUE ET ENERGETIQUE Fiche de lecture du projet de fin d étude Analyse du phénomène de condensation sur l aluminium Par Marine SIRE Tuteurs : J.C. SICK Manager du Kawneer Innovation Center &
Plus en détailCHROMATOGRAPHIE SUR COUCHE MINCE
CHROMATOGRAPHIE SUR COUCHE MINCE I - PRINCIPE La chromatographie est une méthode physique de séparation de mélanges en leurs constituants; elle est basée sur les différences d affinité des substances à
Plus en détailCollection de photos échantillons
Collection de photos échantillons SB-800/600 Entrez dans le monde passionnant du Système d Eclairage Créatif de Nikon avec le SB-800/600. Les numéros de page se rapportent aux explications dans le manuel
Plus en détailPHYSIQUE-CHIMIE. Partie I - Spectrophotomètre à réseau
PHYSIQUE-CHIMIE L absorption des radiations lumineuses par la matière dans le domaine s étendant du proche ultraviolet au très proche infrarouge a beaucoup d applications en analyse chimique quantitative
Plus en détailPremier principe de la thermodynamique - conservation de l énergie
Chapitre 5 Premier principe de la thermodynamique - conservation de l énergie 5.1 Bilan d énergie 5.1.1 Énergie totale d un système fermé L énergie totale E T d un système thermodynamique fermé de masse
Plus en détailCIRCUITS DE PUISSANCE PNEUMATIQUES
V ACTIONNEURS PNEUMATIQUES : 51 Généralités : Ils peuvent soulever, pousser, tirer, serrer, tourner, bloquer, percuter, abloquer, etc. Leur classification tient compte de la nature du fluide (pneumatique
Plus en détailUTILISATION DE GT-Suite EN THERMIQUE MOTEUR Exemple d utilisation
UTLSATON DE GT-Suite EN THERMQUE MOTEUR Exemple d utilisation ODLLARD Laurent & LEVASSEUR Aurélien Version 00 UTLSATON EN THERMQUE MOTEUR Rencontre Utilisateurs GT-POWER 2013 1. Utilisation de GT-Suite
Plus en détailTSTI 2D CH X : Exemples de lois à densité 1
TSTI 2D CH X : Exemples de lois à densité I Loi uniforme sur ab ; ) Introduction Dans cette activité, on s intéresse à la modélisation du tirage au hasard d un nombre réel de l intervalle [0 ;], chacun
Plus en détailpka D UN INDICATEUR COLORE
TP SPETROPHOTOMETRIE Lycée F.BUISSON PTSI pka D UN INDIATEUR OLORE ) Principes de la spectrophotométrie La spectrophotométrie est une technique d analyse qualitative et quantitative, de substances absorbant
Plus en détailBAMOSONIC IT. - Mesure de niveau -
- Mesure de niveau - Le capteur de niveau F est destiné à la mesure de niveau de liquide sur des cuves de forme cylindrique ou rectangulaire avec possibilité d'un affichage en niveau, distance, volume
Plus en détail1. Introduction 2. Localiser un séisme 3. Déterminer la force d un séisme 4. Caractériser le mécanisme de rupture d un séisme
Partie II Les paramètres des séismes Séisme: libération d énergie destructrice à partir de la magnitude 5 Prévision sismique: déterminer l aléa sismique Étude du mécanisme de rupture de la faille 1. Introduction
Plus en détailChapitre 2 Caractéristiques des ondes
Chapitre Caractéristiques des ondes Manuel pages 31 à 50 Choix pédagogiques Le cours de ce chapitre débute par l étude de la propagation des ondes progressives. La description de ce phénomène est illustrée
Plus en détail1 Définition. 2 Systèmes matériels et solides. 3 Les actions mécaniques. Le système matériel : Il peut être un ensemble.un sous-ensemble..
1 Définition GÉNÉRALITÉS Statique 1 2 Systèmes matériels et solides Le système matériel : Il peut être un ensemble.un sous-ensemble..une pièce mais aussi un liquide ou un gaz Le solide : Il est supposé
Plus en détailComment mettre les mirages en boite?
Comment mettre les mirages en boite? 2009 2010 Une idée tordue BRASSEUR Paul DELAYE Cécile QUERTINMONT Joelle Lycée Hoche, Versailles http://apelh.free.fr Résumé Nous nous sommes intéressés au phénomène
Plus en détailChapitre 18 : Transmettre et stocker de l information
Chapitre 18 : Transmettre et stocker de l information Connaissances et compétences : - Identifier les éléments d une chaîne de transmission d informations. - Recueillir et exploiter des informations concernant
Plus en détailChapitre 7. Circuits Magnétiques et Inductance. 7.1 Introduction. 7.1.1 Production d un champ magnétique
Chapitre 7 Circuits Magnétiques et Inductance 7.1 Introduction 7.1.1 Production d un champ magnétique Si on considère un conducteur cylindrique droit dans lequel circule un courant I (figure 7.1). Ce courant
Plus en détailCours 9. Régimes du transistor MOS
Cours 9. Régimes du transistor MOS Par Dimitri galayko Unité d enseignement Élec-info pour master ACSI à l UPMC Octobre-décembre 005 Dans ce document le transistor MOS est traité comme un composant électronique.
Plus en détailOM 1 Outils mathématiques : fonction de plusieurs variables
Outils mathématiques : fonction de plusieurs variables PCSI 2013 2014 Certaines partie de ce chapitre ne seront utiles qu à partir de l année prochaine, mais une grande partie nous servira dès cette année.
Plus en détailVoyez la réponse à cette question dans ce chapitre. www.hometownroofingcontractors.com/blog/9-reasons-diy-rednecks-should-never-fix-their-own-roof
Une échelle est appuyée sur un mur. S il n y a que la friction statique avec le sol, quel est l angle minimum possible entre le sol et l échelle pour que l échelle ne glisse pas et tombe au sol? www.hometownroofingcontractors.com/blog/9-reasons-diy-rednecks-should-never-fix-their-own-roof
Plus en détail