Th. doct.-ing.--Matières prem. minérales et énerg.--Nancy--I.N.P.L., 1985.

La présente thèse met de l'avant le mélange turbulent d'un scalaire passif dans les écoulements cisaillés libres. L'écoulement étudié est un sillage qui se caractérise par un champ moyen scalaire antisymétrique transporté par un champ moyen dynamique symétrique. À notre connaissance ce sillage complexe est étudié pour la première fois expérimentalement. Deux plaques (2P) génératrices de sillages sont placées côte à côte, la première est faiblement refroidie et la deuxième est faiblement chauffée, ainsi la température est considérée comme un scalaire passif. Le nombre de *Reynolds* basé sur la longueur de la corde de la plaque $\it{l}$, et la vitesse externe est $\it{Re_l}$ ≈ 3.5 × (10)$^5$. La thermométrie à fil froid et l'anémométrie à fil chaud ont été mises en œuvre pour des mesures simultanées des quantités turbulentes. Les contraintes de *Reynolds*, les flux de chaleur, les moments d'ordre trois de vitesse ainsi que les moments mixtes vitesse-température, ont été mesurés et des courbes de régression ont été générées à partir de chaque profil. La contrainte de cisaillement de *Reynolds* et le flux de chaleur transversal qui sont calculés avec l'équation du mouvement moyen et l'équation d'enthalpie valident bien nos mesures expérimentales. La technique de la sonde à fils chauds croisés décalée en rotation de 45° a été utilisée pour mesurer le terme $\overline{vw^2}$. La comparaison avec les différents termes scalaires trouvés dans la littérature a requis l'utilisation de la variable autosimilaire *ξ*$_θ$ pour réconcilier les quantités et les rendre comparables. Aussi, le calcul des quantités scalaires avec les lois autosimilaires comme le flux de chaleur et les gradients longitudinaux, donne de meilleures résultats si la variable d'évolution radiale de température *ξ*$_θ$ est utilisée. Les bilans de l'énergie cinétique turbulente *k* et la demi-variance de la fluctuation du scalaire $\overline{θ^2}$/2 ont été générés dans le sillage 2P ainsi que dans le sillage d'une seule plaque (1P) légèrement chauffée pour servir de test et de validation de la technique expérimentale. La superposition des bilans de *k* et de $\overline{θ^2}$/2 du sillage 1P avec des données de la littérature, affichent le même ordre de grandeur ; les termes de production et de diffusion turbulente présentent les mêmes comportements. Par contre, le bilan de *k* du sillage 2P montre une dynamique complètement inverse par rapport au sillage 1P dans la zone −1 ≤ *ξ* ≤ 1, alors qu'à l'extérieur de cette zone, les différents termes du bilan ont les mêmes allures que dans le cas du sillage 1P. Le bilan de $\overline{θ^2}$/2 dans le sillage 2P, affiche un ordre de grandeur deux fois supérieur à celui du sillage 1P dans la zone −1 ≤ *ξ*$_θ$ ≤ 1 à cause de la forte production qui est générée par le profil moyen antisymétrique du scalaire. En effet, pour le sillage 2P, le terme de production du scalaire est prépondérant autour de l'axe, alors qu'il est pratiquement nul pour le sillage 1P. En ce qui concerne le terme de diffusion turbulente, il agit comme un terme puits important au voisinage de l'axe pour le sillage 2P alors qu'il agit comme un terme source dans la même zone pour le sillage 1P. Les mécanismes de mélange dans cette zone du sillage 2P sont par conséquent significativement différents de ceux observés pour le sillage 1P. Mais la partie extérieure du sillage semble évoluer de la même façon que la partie extérieure du sillage 1P. Le mélange du scalaire dans le sillage 1P est dominé par les structures de la vitesse longitudinale, alors que dans le sillage 2P ce sont les structures de la vitesse transversale qui dominent le mélange dans la zone −1 ≤ *ξ*$_θ$ ≤ 1. Enfin, les coefficients de diffusion de la chaleur et de la quantité de mouvement ont été calculés et comparés avec les données de la littérature, et comme attendu, les valeurs du sillage 1P se comparent bien avec les données publiées. Par ailleurs, il a été observé, en particulier, que la diffusivité turbulente dans le sillage 2P affiche une asymptote à la position *ξ*$_θ$ = 1. Ce comportement est inexistant dans le sillage 1P et aussi dans un sillage 2P avec deux plaques chauffées. Il apparait donc que ce sillage 2P avec le profil de température moyenne utilisé mérite plus d'attention. Le rapport des échelles de temps thermique et mécanique a été calculé et une courbe oscillante autour de l'unité est observée pour le sillage scalaire 2P. Ce résultat jumelé à l'analyse du plan des invariants du tenseur de *Reynolds* pourrait faire de cet écoulement du moins en ce qui concerne la région interne, un bon candidat pour la modélisation de la turbulence homogène et isotrope. La base de données collectée durant cette thèse fournira plus de résultats, en particulier les bilans des contraintes de *Reynolds* et les bilans des flux de chaleur pour les deux sillages. / The present thesis highlights the turbulent mixing of a passive scalar in free sheared flows. The flow studied is a wake that is characterized by an antisymmetric scalar mean field carried by a symmetric dynamic mean field. To our knowledge, this complex wake is being studied experimentally for the first time. Two wake generating plates (2P) are placed side by side, the first is slightly cooled and the second is slightly heated, so the temperature is considered as a passive scalar. The number of *Reynolds* based on the length of the plate chord $\it{l}$, and the external velocity is $\it{Re_l}$ ≈ 3.5 × (10)$^5$. Cold wire thermometry and hot wire anemometry were implemented for simultaneous measurements of turbulent quantities. *Reynolds* stresses, heat fluxes, third-order velocity moments as well as mixed velocity-temperature moments were measured, and regression curves were generated from each profile. The *Reynolds* shear stress and the transverse heat flux calculated with the equation of mean motion and the enthalpy equation well validate our experimental measurements. The 45° rotated cross-wire hot wire probe technique was used to measure the term $\overline{vw^2}$. Comparison with the various scalar terms found in the literature required the use of the self-similar variable *ξ*$_θ$ to reconcile the quantities and make them comparable. Also, calculating scalar quantities with self-similar laws such as heat flux and longitudinal gradients gives better results if the self-similar variable *ξ*$_θ$ is used. The turbulent kinetic energy *k* budgets and the half-variance of the scalar fluctuation $\overline{θ^2}$/2 budget were generated in the 2P wake as well as in the wake of a single plate (1P) slightly heated to serve as a test and validation of the experimental technique. The superposition of the *k* and $\overline{θ^2}$/2 budgets of the 1P wake with data from the literature show the same order of magnitude; the terms of production and turbulent diffusion exhibit the same behaviors. On the other hand, the *k* budget of the 2P wake shows a completely opposite dynamic with respect to the 1P wake in −1 ≤ *ξ* ≤ 1 area, while outside this zone, the terms of the budget look the same as in the case of the 1P wake. The budget of $\overline{θ^2}$/2 in the 2P wake displays an order of magnitude twice that of the 1P wake in the zone −1 ≤ *ξ*$_θ$ ≤ 1 because of the high production which is generated by the antisymmetric profile of the average scalar. Indeed, for the 2P wake, the scalar production term is preponderant around the axis, while it is practically zero for the 1P wake. Regarding the turbulent diffusion term, it acts as an important sink term in the vicinity of the axis for the 2P wake while it acts as a source term in the same area for the 1P wake. The mixing mechanisms in this zone of the 2P wake are therefore significantly different from those observed for the 1P wake. But the outer part of the wake seems to evolve in the same way as the outer part of the 1P wake. The scalar mixing in the 1P wake is dominated by the longitudinal velocity scales, whereas in the 2P wake it is the transverse velocity scales that dominate the mixing in the zone −1 ≤ *ξ*$_θ$ ≤ 1. Finally, the heat and momentum diffusion coefficients were calculated and compared with literature data, and as expected, the 1P wake values compare well with published data. Furthermore, it was observed in particular that the turbulent diffusivity in the 2P wake displays an asymptote at the position *ξ*$_θ$ = 1. This behavior is non-existent in the 1P wake and also in a 2P wake with two heated plates. It therefore appears that this 2P wake with the average temperature profile used deserves more attention. The ratio of thermal and mechanical time scales was calculated and an oscillating curve around unity is observed for the 2P scalar wake. This result, combined with the analysis of the plane of the invariants of the *Reynolds* stress tensor, could make this flow, at least as far as the inner region is concerned, a good candidate for the modeling of homogeneous and isotropic turbulence. The database collected during this thesis will provide more results, in particular the *Reynolds* stress balances and the heat flux balances for the two wakes.

Extr. de: Diss.--Physique--Aachen (Allemagne)--Technischen Hochschule, 2001. / Bibliogr. p. 193-197.

Résumé d'une: Thèse de doctorat--Electricité--Uppsala, 2000. / Notes bibliogr.

Texte remanié de: Diss.--Hamburg--Universität Hamburg, 1999. / Contient un résumé en anglais. Bibliogr. p. [193]-217.

Texte remanié de: Dissertation--Institut für Archäologie--Universität Graz, 2005. / Bibliogr. p. 198-209.

Thèse de doctorat : Physique-spécialité Optoélectronique : Metz : 2006. / Thèse soutenue sur ensemble de travaux. Bibliogr. f. 91-95. Annexes [15] f.

Reproduction de : Thèse d'Etat : physique : Grenoble, INPG : 1981. Reproduction de : Thèse d'Etat : physique : Grenoble 1 : 1981. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Thèse doctorat : Dispositifs de l'électronique intégreée : Ecully, Ecole centrale de Lyon : 2007. / 147 références.

Thèse doctorat : Dispositifs de l'électronique intégreée : Ecully, Ecole centrale de Lyon : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. 147 références.