Etude quantitative de structures cohérentes dans le système de Couette-Taylor en contra-rotation par PIV-stéréoscopique
Abdessamad Talioua  1@  , Arnaud Prigent  1, *@  , Innocent Mutabazi  1, *@  
1 : LOMC, UMR 6294 CNRS-Université du Havre Normandie
LOMC, UMR 6294 CNRS-Université du Havre Normandie
* : Auteur correspondant

 Le système de Taylor-Couette est constitué de deux cylindres coaxiaux tournant à des vitesses indépendantes. Ce système est un très bon candidat pour l'étude des instabilités hydrodynamiques des écoulements fermés. Une fois la géométrie du système et la nature du fluide fixées, l'écoulement est gouverné par deux paramètres de contrôle physiques, les nombres de Reynolds et associés aux cylindres intérieur et extérieur respectivement. La variation indépendante de ces paramètres donne lieu à une grande variété de régimes d'écoulements décrits par Coles[1] et Andereck et al.[2]. La déstabilisation de l'écoulement laminaire peut suivre deux scénarios de transition: une transition supercritique ou une transition sous-critique. Avant que l'écoulement soit turbulent cette dernière est caractérisée par un régime de coexistence de zones laminaires et de zones turbulentes associées à une dynamique spatio-temporelle complexe et de structures cohérentes au sein et autour des zones turbulentes [3-6].

L'objectif de notre travail est d'étudier de façon quantitative grâce aux visualisations de structures par ensemencement de particules et à la PIV-stéréoscopique le régime turbulent identifié sur le diagramme d'Andereck par « featureless turbulence ». La géométrie de notre système est caractérisée par un rapport de rayons η=0.8 et un rapport d'aspect G = 45. Nous avons réalisé une série de mesures en fixant le nombre de Reynolds extérieur à =-4368, et en variant le nombre de Reynolds intérieur de l'état laminaire jusqu'au régime turbulent. Les états turbulents observés entre 4000 et 14000 présentent des structures cohérentes. Les champs de vitesses mesurés ont permis de déterminer les grandeurs moyennes (vitesses, énergie cinétique) et les fluctuations ainsi que les statistiques associées (énergie cinétique turbulente, tenseur de contraintes de Reynolds, temps de corrélation,...). Nos résultats sont comparés avec ceux des simulations numériques directes [7]. 


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