Skip to main content

Control of Turbulence

Article Category

Article available in the folowing languages:

Prévoir les turbulences pour les contrôler

Lorsqu'un fluide comme l'air ou l'eau s'écoule à faible vitesse à la surface d'un objet, il le fait de manière bien ordonnée. Mais lorsque la vitesse dépasse une certaine limite, des tourbillons apparaissent et développent des formes variées. Ce phénomène mystérieux a été étudié par des chercheurs financés par l'UE.

Technologies industrielles

L'écoulement devient turbulent, présentant des caractéristiques typiques comme un déplacement irrégulier et la dissipation. Le fait de mieux comprendre les turbulences permettrait aux ingénieurs de réduire la traînée aérodynamique d'un avion, ce qui améliorerait le mélange et la combustion du carburant. Ce serait tout aussi utile pour comprendre la circulation du sang dans le cœur, notamment dans le ventricule gauche où elle est particulièrement rapide. La description de la turbulence part de l'hypothèse que les variables de l'écoulement répondent aux équations de Navier–Stokes. En théorie, ces équations donnent la vitesse et la pression d'un fluide passant à proximité de la surface d'un objet. Le projet COT («Control of turbulence») s'est intéressé à la pertinence de solutions instables de ces équations et à leur rapport avec la turbulence. Les chercheurs de COT ont abouti à une série de solutions d'ondes progressives. Ces solutions devraient être en rapport avec l'apparition de la turbulence pour un nombre de Reynolds d'environ 2000. Les chercheurs ont quantifié et confirmé le rôle de telles structures en conduisant des expériences pour faire converger vers ces solutions différents états d'écoulements confinés par des parois. Le projet COT s'est aussi intéressé au contrôle de la turbulence. Ses chercheurs se sont appuyés sur les connaissances dans les mécanismes de persistance de la turbulence afin de démontrer que certaines solutions d'ondes progressives correspondent à l'apparition de la turbulence pour un nombre de Reynolds supérieur. Ceci permettrait de retarder l'apparition de la turbulence à proximité d'une paroi, par exemple en contrôlant la pression via l'aspiration de la paroi. Avec l'augmentation des connaissances en dynamique des fluides, COT espère aller plus loin que la prévision des effets de la turbulence pour arriver à les contrôler. Ce contrôle aurait d'énormes avantages pour l'aérospatiale, car une réduction de 10% de la traînée des avions de ligne se traduirait par une augmentation de 40% des bénéfices de la compagnie.

Mots‑clés

Turbulence, prévision de la turbulence, traînée aérodynamique, aéronef, équations de Navier-Stokes, solutions d'onde progressive, nombre de Reynolds, aspiration des parois

Découvrir d’autres articles du même domaine d’application