TURBULENCE
- 1. Le concept de turbulence
- 2. Quelques exemples de comportements turbulents
- 3. Propriétés générales de la turbulence établie dans les écoulements de fluides
- 4. Méthodes de description et de modélisation
- 5. La turbulence, les techniques, la nature et la vie
- 6. La turbulence en sciences de la Terre
- 7. La turbulence en astrophysique, la turbulence plasma et les interactions turbulence-rayonnement
- 8. Une rupture épistémologique
- 9. Bibliographie
La turbulence, les techniques, la nature et la vie
Hydrodynamique et aérodynamique subsonique
Turbulence : la « loi de paroi » pour les vitesses moyennes
Encyclopædia Universalis France
Depuis l'écoulement naturel des eaux jusqu'aux ultimes développements de la mécanique des fluides industrielle, la turbulence est omniprésente, Re étant généralement très grand : elle résulte soit du mouvement relatif d'un corps (généralement solide) et du fluide, soit d'un écart de vitesse dans la masse de ce dernier. La répartition des vitesses à proximité des parois est très différente de ce qu'elle serait en situation laminaire, avec des effets pratiques extrêmement importants : pour une vitesse relative donnée, les traînées de frottement et les pertes de charge dans les conduites sont accrues considérablement, et ce d'autant plus que la paroi est plus rugueuse ; par ailleurs, les vitesses étant plus élevées à proximité de la paroi, les décollements de couche limite sont retardés, et donc les traînées de forme diminuées et les portances maximales accrues. Dans la masse du fluide et la partie externe des écoulements de paroi, les gros tourbillons turbulents peuvent se développer assez librement et les zones de turbulence libre absorbent progressivement le milieu extérieur avec une vitesse d'entraînement de l'ordre de 10 à 20 p. 100 de l'écart de vitesse moyenne. Beaucoup plus grande que ν, νt uniformise l'écoulement moyen et dissipe son énergie avec une grande efficacité, souvent mise à profit dans les applications.
Dans l'exemple de l'aéronautique subsonique, on cherche à limiter l'augmentation de traînée due à la turbulence par des méthodes passives ou actives de maintien de la laminarité (aspiration) ou de manipulation (riblets) de la couche limite turbulente. On s'efforce de réduire le bruit et les vibrations engendrés par les efforts fluctuants, et encore d'éviter des problèmes de mécanique du vol par détection de la turbulence de ciel clair et des cisaillements à basse altitude. Inversement, on utilise la turbulence pour retarder les décollements aux fortes incidences afin d'augmenter la portance maximale et de maintenir l'efficacité des gouvernes. La turbulence est enfin mise à profit dans les propulseurs, pour augmenter les taux de compression et favoriser combustion et refroidissement.
Écoulements avec transfert de chaleur ou de matière
Turbulence : loi de paroi pour les variables scalaires
Encyclopædia Universalis France
L'intensification des transferts de la chaleur ou de la matière au sein des fluides ou vers les parois constitue l'une des utilisations délibérées les plus anciennes et les plus courantes de la turbulence. Les variations de la température T ou de la concentration (plus exactement le titre massique d'un constituant dans le mélange) C affectent nécessairement la masse spécifique ρ du fluide. Si sa dynamique n'est pas affectée, on dit qu'il s'agit d'un contaminant passif : c'est le cas dont nous allons discuter avant d'évoquer celui des contaminants actifs. Ici encore, la répartition des températures ou concentrations à proximité des parois est très différente de ce qu'elle serait en situation laminaire et l'échange entre fluide et paroi peut être considérablement accru, au prix d'un frottement augmenté. Le coût énergétique de la circulation des fluides est ainsi une donnée essentielle dans la conception des échangeurs compacts où l'on recherche un rendement volumique accru par augmentation des vitesses ou manipulation des géométries de surface. La diffusion turbulente contrôle aussi les répartitions de température ou de concentration dans la partie externe des écoulements, en contribuant, pour des différences globales données, à augmenter ces écarts près de la paroi et donc les flux. Ce rôle est crucial dans les nombreuses situations où l'échange s'opère à travers une couche limite de température ou de concentration de plus en plus développée, et donc avec un écart[...]
- 1. Le concept de turbulence
- 2. Quelques exemples de comportements turbulents
- 3. Propriétés générales de la turbulence établie dans les écoulements de fluides
- 4. Méthodes de description et de modélisation
- 5. La turbulence, les techniques, la nature et la vie
- 6. La turbulence en sciences de la Terre
- 7. La turbulence en astrophysique, la turbulence plasma et les interactions turbulence-rayonnement
- 8. Une rupture épistémologique
- 9. Bibliographie
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Écrit par
- Fabien ANSELMET : directeur de recherche au C.N.R.S.
- Michel COANTIC : professeur émérite à l'université de la Méditerranée
- Gérard TAVERA : directeur d'études ESM2
Classification
Pour citer cet article
Fabien ANSELMET, Michel COANTIC et Gérard TAVERA. TURBULENCE [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )
Médias
Turbulences : exemples de bifurcations
Encyclopædia Universalis France
Turbulence : exemple de tore T6
Encyclopædia Universalis France
Turbulence : le système de Lorenz et la SCI
Encyclopædia Universalis France
Autres références
-
AÉRODYNAMIQUE
- Écrit par Bruno CHANETZ, Jean DÉLERY, Jean-Pierre VEUILLOT
- 7 226 mots
- 7 médias
Unevaleur très élevée du nombre de Reynolds entraîne une seconde difficulté liée au caractère turbulent de l'écoulement. 'Si on observe la couche limite qui se développe sur une plaque plane, on constate, lorsque le nombre de Reynolds augmente, que la structure de l'écoulement se désorganise, en passant... -
AÉRONOMIE
- Écrit par Gaston KOCKARTS
- 4 157 mots
- 11 médias
...concentrations diminuent avec l'altitude, leurs abondances relatives ne sont pas modifiées. Les phénomènes de brassage, tels que les vents, la convection et la turbulence, sont suffisamment rapides et importants pour que la composition volumique des constituants reste constante avec l'altitude. Notons, dès à présent,... -
ATMOSPHÈRE - Thermodynamique
- Écrit par Jean-Pierre CHALON
- 7 607 mots
- 7 médias
...ascendants et descendants, susceptibles de déclencher une instabilité conditionnelle présente très loin du lieu où elles ont été produites. Elles peuvent aussi provoquer defortes turbulences, parfois qualifiées de « trous d’air », qui sont particulièrement inconfortables pour les transports aériens. -
BERGÉ PIERRE (1934-1997)
- Écrit par Louis BOYER, Monique DUBOIS-GANCE, Yves POMEAU
- 831 mots
- 1 média
Pierre Bergé, chercheur et expérimentateur talentueux, fut un grand physicien dans le domaine de la matière condensée. Originaire de Pau, il fit ses études supérieures à l'École centrale de Nantes. Toute sa carrière de physicien fut effectuée au Commissariat à l'énergie atomique, centre d’études de...
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Voir aussi
- ONDE ou RAYONNEMENT ÉLECTROMAGNÉTIQUE
- ABSORPTION, physique
- PROPAGATION DES ONDES
- CHAMP MAGNÉTIQUE
- LIQUIDE ÉTAT
- ASTROPHYSIQUE
- RÉACTIF, chimie
- RAYONNEMENT SOLAIRE
- TOURBILLONS
- CORIOLIS ACCÉLÉRATION ou FORCE DE
- ÉMISSION, physique
- COSMOGONIE ou ÉTUDE DE LA FORMATION DES OBJETS CÉLESTES
- CONVECTION COURANTS DE, géologie
- PHASES ESPACE DES
- DISPERSION, chimie
- PRÉVISION MÉTÉOROLOGIQUE
- SIMULATION
- VITESSE
- ROTATION
- CONFINEMENT INERTIEL
- ÉCOULEMENTS
- DIFFUSION
- MACH NOMBRE DE
- NAVIER-STOKES ÉQUATIONS DE
- TURBULENT ÉCOULEMENT
- REYNOLDS NOMBRE DE
- PLASMAS
- MONTE-CARLO TECHNIQUES DE
- VENT SOLAIRE
- FLUIDE COMPRESSIBLE
- COUCHE LIMITE
- HYPERSONIQUE DOMAINE
- SUBSONIQUE DOMAINE
- PRANDTL NOMBRE DE
- REYNOLDS MAGNÉTIQUE NOMBRE DE
- VORTICITÉ
- FOURIER TRANSFORMATION DE
- CONFINEMENT MAGNÉTIQUE
- GAZEUX ÉTAT
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- FRACTALE DIMENSION
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- NON-LINÉAIRE SYSTÈME
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- POPULATIONS DYNAMIQUE DES, biologie
- DENSITÉ, biodémographie
