De l'écoulement laminaire aux turbulences
Dans les fluides à réchauffement volumétrique, la chaleur peut provenir de réactions chimiques ou biochimiques, d'une transition de phase ou d'une décroissance radioactive. Le réchauffement volumétrique provient après la convection dans les nuages et influence les modèles météorologiques. Il est également responsable du transport de l'humidité dans les effets de serre ainsi que de leurs effets sur le climat et la croissance des végétaux. Il est impliqué, dans l'industrie, dans de nombreux processus de réacteurs nucléaires dont l'enlèvement de la chaleur de décroissance et la convection des cœurs de réacteurs fondus. De nombreux modèles computationnels de dynamique des fluides (CFD) se concentrent sur l'état de turbulence pleinement développé. Le projet T2T-VHF (Transition to turbulence of volumetrically heated flows), financé par l'UE, vise le développement de modèles mathématiques pour capter la transition d'un écoulement laminaire uniforme vers un écoulement chaotique de turbulences. Les scientifiques ont particulièrement étudié le comportement de bifurcation pré-chaotique de solutions d'équilibre fortement non linéaires d'écoulements cisaillés à réchauffement volumétrique (VHSF) dans un long canal. Les modèles permettront de concevoir le contrôle de cette transition et de fournir une vue holistique de l'écoulement des fluides sur toute son évolution, s'ils sont unifiés avec des modèles d'écoulements turbulents. La transition vers la turbulence des VHSF a été modélisée par l'analyse de la stabilité spectrale et les CFD (méthodes de volume fini). Elle permet d'identifier aisément et rapidement les états d'écoulements stables et instables mais nécessite une représentation prudente des géométries prises en compte, ce qui peut s'avérer difficile. L'objectif état de créer une boîte à outils facilitant des modifications du code de l'élément fini de manière à pouvoir modéliser des états d'écoulements dans des géométries plus complexes impossibles actuellement par la méthode spectrale. Les scientifiques se sont concentrés sur l'espace d'état complexe trouvé à l'aide des analyses de stabilité spectrale pour des conditions de gradients de pression constants. Ceci leur a permis de mieux comprendre l'espace d'état au niveau de la transition de la conduction laminaire vers la convection laminaire en écoulement ondulé à la cohérence incertaine. Les résultats du modèle étaient majoritairement cohérents avec les données expérimentales de la littérature. Les travaux ont été présentés lors de plusieurs conférences et réunions ainsi que dans des revues scientifiques à comité de lecture. Les modèles avancés décrivant la transition de l'écoulement laminaire vers turbulent des VHSF dans un long canal devraient étendre les capacités de performance des descriptions existantes. Ils pourraient être appliqués dans de nombreux domaines, des modèles climatiques à l'énergie nucléaire.
