Étude du mélange d'un scalaire en écoulements turbulents cisaillés libres

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La majorité des écoulements rencontrés dans la nature et dans les applications industrielles sont turbulents. Ces écoulements ont tous des caractéristiques fondamentales communes et, parmi celles-ci, la capacité de mélange joue un rôle de premier plan. En effet, la turbulence induit une augmentation du mélange de quantités physiques telles que la quantité de mouvement, la chaleur, les espèces, etc. C'est pourquoi l'étude du mélange turbulent est d'une importance capitale dans de nombreux secteurs d'activités, notamment en aérodynamique, en combustion, en météorologie, en océanographie et en gestion de crises environnementales impliquant la dispersion de polluants. Une des branches principales de ce domaine d'étude traite du mélange d'une quantité scalaire - chaleur, espèces chimiques, particules. Plus spécifiquement, dans le cas des faibles gradients de température ou des faibles concentrations d'espèces, on considère le scalaire comme étant passif. Cela signifie que le scalaire est uniquement transporté par l'écoulement et qu'il n'a aucune influence sur la dynamique de ce dernier. L'objectif principal de la proposition vise à étudier le mélange d'un scalaire passif dans des écoulements d'air turbulents. Ce programme de recherche comprend deux projets. Le premier concerne l'étude du jet circulaire turbulent faiblement chauffé. Mes travaux récents sur le jet ont contribué à des percées dans le domaine de la turbulence. Ils ont notamment permis l'établissement formel et incontestable d'une loi en puissance -4 de l'évolution longitudinale de la dissipation de température sur l'axe du jet dans la région auto-similaire, loi ayant déjà été observée, mais n'ayant jamais été rigoureusement démontrée auparavant. Étant donné que certaines questions concernant le jet circulaire faiblement chauffé doivent encore être abordées, il est proposé de poursuivre les travaux sur ce sujet. Le second projet vise à entreprendre l'étude du mélange du scalaire dans un sillage plan turbulent. L'originalité de ce projet vient du fait que le sillage à l'étude est caractérisé par un champ de vitesse moyenne symétrique jumelé à un champ de température moyenne asymétrique. Le programme de recherche sera réalisé à l'aide de montages expérimentaux déjà existants. Les mesures de vitesse seront effectuées par anémométrie à fils chauds et les mesures de température par thermométrie à fil froid. L'utilisation simultanée de ces sondes permettra la mesure des corrélations mixtes (vitesse-température). Les contributions à la formation de PHQ de ce programme de recherche (3 PhD, 4 MSc et 5 étudiants de 1er cycle) bénéficieront aux industries dans les domaines de l'automobile, de l'aéronautique, de l'aérospatiale, de l'environnement en général.