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Séance de cours

Flux de cisaillement: instabilités et vagues

Dans cours

ME-466: Instability

This course focuses on the physical mechanisms at the origin of the transition of a flow from laminar to turbulent using the hydrodynamic instability theory. ...

Description

Cette séance de cours couvre les concepts de développement spatial des flux de cisaillement, y compris les couches limites des plaques plates, les couches de mélange, les sillages de cylindres et les flux de canaux plans. Il explore également les concepts de flux parallèles 2D, tels que les relations de dispersion, la décomposition en mode normal et l'équation d'Orr-Sommerfeld. L'influence de la viscosité sur l'instabilité de Kelvin-Helmholtz est discutée, ainsi que les instabilités visqueuses et la couche de mélange tangente hyperbolique. La séance de cours explore la stabilité de l'écoulement plan Poiseuille, la courbe de stabilité marginale et l'effet déstabilisateur de la viscosité sur les couches limites. En outre, il examine les ondes de Tollmien-Schlichting, l'équation d'Orr-Sommerfeld-Squire et le taux de croissance temporelle des instabilités de la couche limite.

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Enseignant·e

François Gallaire

Né le 26 février 1975, François Gallaire obtient, en 1998, le diplôme dingénieur de lEcole Polytechnique à Paris et, en 1999, un master en « Physique des liquides » à lUniversité Pierre et Marie Curie, toujours à Paris. Il rejoint ensuite le Laboratoire dhydrodynamique (LadHyX) à lEcole polytechnique où il soutient, en 2003, une thèse sur le thème des instabilités des jets tournants et sur le contrôle de léclatement tourbillonnaire sous la direction de Jean-Marrc Chomaz. En 2003, il est nommé chargé de recherche au CNRS au Laboratoire J.A. Dieudonné de lUniversité de Nice Sophia-Antipolis.En 2009, il rejoint l'EPFL pour y fonder le laboratoire des mécanique des fluides et instabilités (LFMI). Ses recherches se concentrent sur létude des propriétés fondamentales de stabilité des écoulements de fluides et sont guidées par les applications réelles, en particulier le contrôle des écoulements. Récemment, il a réalisé dimportantes contributions dans les domaines de la micro-fluidique (lanalyse de la manipulation par laser dune goutte dans un micro-canal) et la dynamique des bio-fluides (le descriptif mécanique de lanévrisme de laorte abdominale).

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Concepts associés (16)

Hydrodynamic stability

In fluid dynamics, hydrodynamic stability is the field which analyses the stability and the onset of instability of fluid flows. The study of hydrodynamic stability aims to find out if a given flow is stable or unstable, and if so, how these instabilities will cause the development of turbulence. The foundations of hydrodynamic stability, both theoretical and experimental, were laid most notably by Helmholtz, Kelvin, Rayleigh and Reynolds during the nineteenth century.

Onde

vignette|Propagation d'une onde. Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales du milieu. Elle se déplace avec une vitesse déterminée qui dépend des caractéristiques du milieu de propagation. vignette|Une vague s'écrasant sur le rivage. Il existe trois principaux types d'ondes : les ondes mécaniques se propagent à travers une matière physique dont la substance se déforme. Les forces de restauration inversent alors la déformation.

Instabilité

État de déséquilibre dynamique ou thermique de l'atmosphère, qui détermine les mouvements verticaux ascendants.

Vague

Une vague () est une déformation de la surface d'une masse d'eau le plus souvent sous l'effet du vent. À l'interface des deux fluides principaux de la Terre, le vent crée des vagues sur les océans, mers et lacs. Ces mouvements irréguliers se dispersent à la surface de l'eau et sont collectivement appelés état de la mer. D'autres phénomènes, moins fréquents, sont aussi la source de vagues. Ainsi, les séismes majeurs, éruptions volcaniques ou chutes de météorites créent également des vagues appelées tsunamis ou raz-de-marée.

Couche limite

vignette|redresse=2|Couches limites laminaires et turbulentes d'un écoulement sur une plaque plane (avec profil des vitesses moyennes). La couche limite est la zone d'interface entre un corps et le fluide environnant lors d'un mouvement relatif entre les deux. Elle est la conséquence de la viscosité du fluide et est un élément important en mécanique des fluides (aérodynamique, hydrodynamique), en météorologie, en océanographie vignette|Profil de vitesses dans une couche limite.

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