Transition laminaire turbulent pour les écoulements ouverts de fluides non-newtonien

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

La stabilité linéaire d’un écoulement de Poiseuille pour un fluide à seuil du type Herschel-Bulkley dans une conduite cylindrique est étudiée moyennant des approches modale et non-modale.De manière classique, l’approche modale utilise une décomposition de la perturbation en modes normaux. Ceci conduit à un problème aux valeurs propres résolu numériquement par une méthode de collocation basée sur les polynômes de Chebyshev. Dans la gamme des paramètres rhéologiques considérée et pour des nombres de Reynolds allant jusqu’à ?? = 5 10?, les perturbations sont atténuées exponentiellement. Il a donc été démontré que l’écoulement de Poiseuille d’un fluide à seuil est linéairement stable.La seconde partie est consacrée à l’approche non modale, en d’autres termes à la réceptivité de l’écoulement vis-à-vis des perturbations extérieures. Pour cela, on a étudié l'effet du comportement rhéologique du fluide sur les pseudos spectre et la structure de la perturbation optimale, c'est-à-dire celle qui permet la plus grande amplification de l’énergie cinétique.Pour une très faible valeur du nombre de Herschel-Bulkley (?? ,(? >> laperturbation optimale se constitue pratiquement de tourbillons longitudinauxcontrarotatifs, et l'amplification de l'énergie cinétique est assurée par le mécanisme LiftUp. En revanche, pour des valeurs suffisamment grandes de Hb, la perturbation optimale est axisymétrique et l’accroissement de l'énergie cinétique est fourni par le mécanisme Orr. Pour les valeurs intermédiaires de Hb, la perturbation optimale est oblique. L'amplification d'une telle perturbation est due à une synergie entre les mécanismes Orr et Lift Up.Dans la dernière partie de l'étude théorique, la valeur maximale du nombre de Reynolds critique, ???? ,en dessous du quel l'énergie de perturbation diminue de façon monotone avec le temps, est calculée pour une large plage de Hb. Le comportement asymptotique du nombre de Reynolds critique ???? pour Hb > 1 sont établis. L'influence des termes issus de la perturbation de la viscosité est mise enévidence tout au long de cette étude.Un travail expérimental est entrepris en continuité de ceux d’Esmael sur une conduite plus longue afin de notifier la présence de la dissymétrie et de son évolution le long de la conduite. Des mesures LDA et PIV ont été réalisées et confirme l’existence de la dissymétrie une déviation importante a été notifier a 263D cependant cette dissymétrie n’augmente pas indéfiniment. D’autre part, la PIV a révélé que la dissymétrie effectue des oscillations et tend de rester le plus de temps dans une zone prélevée cette même constations est faite par Robert Poole récemment. A la fin, uneanalyse issu du traitement de signal de fluctuation de la pression a été faite et montre le comportement dans la région laminaire, non linaire asymétrique et turbulente ainsi que la densité spectrale de la fréquence.

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0062e718-423a-4e72-bcd3-0cd78476db61

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رسائل دكتوراة

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2236569_1.pdf

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ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":"Chérif Nouar ","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"},{"name_ar":"Hocine Bentrad","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"},{"name_ar":"Nouredine Ait Messaoudene ","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"}]

اللغة

French

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Transition laminaire turbulent pour les écoulements ouverts de fluides non-newtonien

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ترجمة الملخص

The linear stability of a Poiseuille flow for a threshold fluid of the Herschel-Bulkley type in a cylindrical pipe is studied using modal and non-modal approaches. Conventionally, the modal approach uses a decomposition of the perturbation in normal modes. This leads to a numerically solved eigenvalue problem by a collocation method based on Chebyshev polynomials. In the range of rheological parameters considered and for Reynolds numbers up to 10 5 = ܴ݁ସ the perturbations are attenuated exponentially. It has therefore been conjectured that the Poiseuille flow of a threshold fluid is linearly stable. The second part is devoted to the non-modal approach, in other words to the receptivity of the flow with respect to external perturbations. For this purpose, we studied the effect of the rheological behavior of the fluid on the pseudospectrum and the structure of the optimal perturbation that is to say that which allows the greatest amplification of the kinetic energy. For a very small value of the Herschel-Bulkley number (ܾܪ 1), the optimal perturbation consists practically of contra-rotating longitudinal vortices, and the kinetic energy is amplified by the Lift-Up mechanism. On the other hand, for sufficiently large values of Hb, the optimum perturbation is axisymmetric and the increase in kinetic energy is provided by the Orr mechanism. For the intermediate values of Hb, the optimal perturbation is oblique. The amplification of such a perturbation is due to a synergy between the Orr and Lift Up mechanisms. In the last part of the study, the maximum value of the critical Reynolds number, below which the perturbation energy monotonically decreases with time, is calculated for a wide range of ܾܪ. The asymptotic behavior of the critical Reynolds number for ܾܪ 1 and ܾܪ 1 is established. The influence of the terms resulting from the perturbation of the viscosity is highlighted throughout this study. An experimental work is undertaken in continuity with those of Esmael on a longer Pipe in order to notify the presence of dissymmetry and its evolution along the axial direction. LDA and PIV measurements have been made and confirm the existence of asymmetric flow. A significant deviation has been recorded at 263D position but this dissymmetry does not increase indefinitely. On the other hand, the PIV revealed that the asymmetry performs an oscillations and lead to stay a long time in favorite zone same observations is reported by Robert Poole recently. At the end, an analysis of the pressure fluctuation signal processing was made and shows the behavior in the laminar, non-linear asymmetric and turbulent region as well as the spectral density of the frequency

كلمات الباحثين

de fluides non-newtonien-Fluides Écoulement- La stabilité linéaire

إشراف وإعداد

الإشراف

Chérif Nouar , Nouredine Ait Messaoudene

الإعداد

Hocine Bentrad

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