SIMULATION DES GRANDES ÉCHELLES TURBULENTES D'UN JET PLAN EN IMPACT
Texte intégral
(2) UNIVERSITÉ DE NANTES ÉCOLE DOCTORALE Mécanique, Thermique et Génie Civil DE NANTES Année: 2002 Thèse de DOCTORAT Discipline: Thermique, Énergétique, Génie des Procédés Spécialité: Mécanique des Fluides Préparée à l'École Nationale Supérieure des Techniques Industrielles et des Mines de Nantes. présentée et soutenue publiquement par. François Beaubert le 7 juin 2002 à l'École des Mines de Nantes. SIMULATION DES GRANDES ÉCHELLES TURBULENTES D'UN JET PLAN EN IMPACT Jury J. Piquet R. Schiestel H. Wengle Y. Lecointe P. Legentilhomme P. Marty C. Rey C. Solliec S. Viazzo. Professeur, École Centrale de Nantes Directeur de Recherches, CNRS, IRPHE, Marseille Professeur, Universität Der Bundeswehr, München, Germany Professeur, Université de Nantes Professeur, Université de Nantes Professeur, Université de Grenoble Professeur, Université d'Aix-Marseille III Chargé de Recherches, École des Mines de Nantes Maître-Assistant, École des Mines de Nantes. Président Rapporteur Rapporteur Examinateur Examinateur Examinateur Examinateur Examinateur Examinateur. Directeur de Thèse. :. C. Solliec. Titre et grade. :. Chargé de Recherches, École des Mines de Nantes. Co-Encadrement. :. S. Viazzo. Laboratoire. :. Département Systèmes Énergétiques et Environnement École des Mines de Nantes GEPEA UMR CNRS 6144. Adresse. :. 4, rue A. Kastler BP 20722 F-44307 Nantes Cedex 03. N◦ ED 0367042.
(3) i. à mes parents,.
(4) ii.
(5) iii. Remerciements L’histoire de cette thèse commence comme une aventure initiatique faite de ricochets quand, jeune étudiant, j’entrais dans l’univers passionnant de la recherche après mon DEA. François DENISET Maître de Conférences à l’Ecole Navale de Brest m’a aidé à trouver les repères scientifiques dont j’avais besoin en encadrant mes tous premiers travaux de recherche dans le laboratoire d’hydrodynamique de l’Ecole Navale de Brest. François, ta bonne humeur, tes encouragements m’ont permis de prendre mes premières marques scientifiques avec sérénité et je t’en suis reconnaissant. Je ne saurai oublier André ASTOLFI Maître de Conférences à l’Ecole Navale de Brest qui, par son ouverture d’esprit, son amitié de tous les jours et son humour ravageur m’ont appris à relativiser le poids de certaines décisions, parfois douloureuses à prendre. André, tu fus l’un des premiers à me faire partager ta passion pour la recherche, qu’il me soit permis ici de te témoigner ma profonde gratitude et mon amitié. Alors que je commençais un MASTER à l’Ecole Centrale de Paris, les aléas de la recherche m’ont mené à Nantes, où j’ai été accueilli avec chaleur et enthousiasme par Pierre LE CLOIREC, Directeur du Département Systèmes Energétiques et Environnement de l’Ecole des Mines de Nantes. La confiance permanente accordée, l’intérêt manifesté pour mon travail et les moyens mis à ma disposition m’ont encouragé, et ont contribué au bon déroulement de mes travaux de recherche. Qu’il me soit permis ici de lui témoigner toute ma reconnaissance et ma gratitude. L’étroite collaboration et les liens d’amitié tissés avec mes encadrants de thèse ont contribué à ajouter à cette aventure scientifique une dimension humaine d’une richesse insoupçonnée. De formations complémentaires, tous deux m’ont appris à aiguiser mon esprit critique et à nuancer la pertinence de certains résultats. Comment pourrais-je leur exprimer ici et en quelques mots toute ma gratitude ? Camille SOLLIEC, directeur de l’équipe Dynamique des Fluides et Procédés et directeur de cette thèse, m’a permis d’envisager en toute sérénité l’aboutissement de ces travaux de recherche à travers ses grandes compétences, sa très large expérience scientifique et ses encouragements permanents. Soucieux de m’assurer les meilleurs conditions de travail, il a su écouter mes « tracas » quotidiens et me conseiller. Camille, ta disponibilité, la profondeur de tes qualités humaines et ta gentillesse ont contribué très largement au bon déroulement de ce travail et à mon épanouissement professionnel. J’ai été, tout au long de ces années, très sensible à ces qualités et à ton souci permanent de veiller à « l’équilibre » de tes doctorants. Par ces mots, je voudrais t’exprimer ma profonde reconnaissance. Ce travail a été réalisé sous la direction scientifique de Stéphane VIAZZO, Maître assistant à l’Ecole des Mines de Nantes. En apportant la rigueur de son raisonnement et de ses compétences scientifiques, il m’a transmis son esprit critique et sa ténacité sans faille face aux problèmes.
(6) iv. rencontrés. Stéphane a toujours été disponible pour guider mon travail, avec patience, encouragements et sans compter son temps. J’ai un souvenir ému où jusqu’à tard dans la nuit, noyés dans les lignes de code, nous traversions des moments de doute puis d’excitation « euphorique » qui laissaient perplexes et dubitatifs certains de nos collègues. Stéphane, ces instants précieux et privilégiés nous ont rapprochés et m’ont permis d’apprécier la profondeur de tes qualités scientifiques et humaines grâce auxquelles ces années ont été si passionnantes et enrichissantes. Derrière ton sens aigu des responsabilités et l’étendue de ta culture scientifique, tu as su me transmettre la chaleur du « feux sacré » qui t’habite, ta passion débordante et presque déraisonnable pour la recherche. J’ai eu un plaisir non dissimulé à travailler avec toi et je voudrais ici te témoigner ma profonde reconnaissance pour tout ce que tu m’as apporté. Toute ma gratitude s’adresse aussi aux membres du Jury, qui m’ont accordé leur temps précieux pour juger la version finale de ces travaux. Je remercie Jean PIQUET Professeur à l’Ecole Centrale de Nantes pour l’intérêt qu’il a témoigné pour mon travail et qui m’a fait l’honneur de présider ce Jury. Je voudrais aussi exprimer ma profonde reconnaissance à Roland SCHIESTEL, Directeur de recherche au CNRS à l’IRPHE à Marseille. Ses hautes compétences dans le domaine et l’intérêt qu’il a manifesté pour cette thèse le désignait tout naturellement pour être rapporteur de ces travaux. Qu’il ait bien voulu faire partie du Jury m’honore sincèrement. Toute ma gratitude s’adresse également à Hans WENGLE, rapporteur de ces travaux et Professeur à l’Université de la Bundeswher à Munich pour avoir assumé cette lourde tâche avec enthousiasme et pour ses remarques si constructives. J’ai découvert, lorsqu’il m’a fait le plaisir de se déplacer pour la soutenance, un homme d’une gentillesse et d’une sympathie qui m’ont sincèrement touché. Je tiens aussi à remercier Yves LECOINTE Professeur à l’Université de Nantes et Patrick LEGENTILHOMME Professeur à l’Université de Nantes d’avoir bien voulu s’intéresser à ce travail et le juger. Je souhaite également à associer à ces remerciements Philippe MARTY Professeur à l’Université de Grenoble pour l’intérêt qu’il a toujours manifesté à cette étude et pour l’occasion qu’il ma donnée de présenter mes premiers résultats à la Société Française de Thermique. Enfin, je ne saurais oublier Claude REY Professeur à l’Université d’Aix-Marseille II pour son soutien dès les premières heures et pour les nombreuses discussions dont j’ai grandement bénéficiées et qui, par son enthousiasme communicatif a eu l’art d’insuffler une énergie si constructive. Une thèse est faite de rencontres et je voudrais saluer ici mes collègues du labo qui sont devenus mes amis. J’espère qu’ils trouveront dans ces lignes l’écho des bons moments passés ensemble. Mes pensées vont à Frédéric et à Albert sans qui l’ambiance de travail n’aurait été si chaleureuse. Fred, je me souviens encore avec quelle spontanéité et chaleur (qui te caractérise si bien) tu m’as accueilli à l’Ecole des Mines. Tu fus l’un des premiers à m’offrir ton amitié à mon arrivée sur Nantes et c’est grâce à toi que je m’y suis senti aussi vite adopté. Ces années à partager le bureau ensemble furent un concentré de bonne humeur pendant lesquelles nous avons pu si souvent refaire le monde. Merci pour ça et pour tout le reste ... Tu m’as permis de rencontrer « Man in black with blue shoes », personnalité unique et haute en couleur. Albert, j’ai tout au long de ces années pu apprécier cet enthousiasme et cette curiosité débordante que tu avais sur tout qui ne faisaient que.
(7) v. refléter ton ouverture d’esprit, propice à notre complicité et à notre amitié. J’ai été très sensible à ta patience et tes encouragements quotidiens qui ont pris un sens tout particulier pendant la phase finale de la rédaction et qui soulignent si justement ta sensibilité. Merci d’avoir toujours répondu présent. Je ne saurais oublier Laurence LECOQ pour cette touche de fraîcheur et de douceur qu’elle apportait quotidiennement, avec une constante bonne humeur et qui a contribué à rendre ces années aussi agréable. Je tiens également à associer à ces remerciements Michel PAVAGEAU pour ses remarques judicieuses et les nombreuses discussions que nous avons eu sur la physique des phénomènes rencontrés. Mes derniers remerciements vont aux membres de ma famille. Je pense à mon frère, à ma soeur et à mes parents dont les encouragements et l’amour m’ont porté jusqu’aux derniers instants. Ce travail est aussi le leur. Une place toute particulière revient à Juliane qui a partagé avec moi ces instants quelquefois difficiles avec compréhension et une patience infinie. Par ta présence et ton soutien de tous les jours tu as su m’enlever avec douceur et tendresse à mon immersion parfois tentaculaire. Merci d’avoir été si proche de moi et pour tous ces petits trésors que tu m’as apportés..
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