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dynamique fondamentale des fluides

thèmes | aérospatiale | énergie

L'objectif principal de ce thème de recherche est d'étudier la mise à l'échelle de la dissipation et son rapport avec divers écoulements de cisaillement turbulents canoniques. Ces informations sont ensuite utilisées pour développer et améliorer les modèles de turbulence utilisés dans le secteur industriel. Vous trouverez ci-dessous un bref résumé des sujets de recherche actifs étudiés au sein du groupe.


Dynamique du vortex

Les écoulements turbulents, que l'on retrouve dans un large éventail de phénomènes d'ingénierie et d'écoulements naturels, sont composés d'un large éventail de structures tourbillonnaires cohérentes dont la taille et l'énergie varient. L'interaction complexe entre ces structures tourbillonnaires joue un rôle important dans la dynamique du champ d'écoulement ainsi que dans la production de forces de traînée, de bruit et de propagation de la pollution. Les anneaux tourbillonnaires et les paires de tourbillons sont deux archétypes de structures tourbillonnaires cohérentes que l'on peut trouver dans les sillages des corps bluffants ainsi que dans les jets. En raison de leur cohérence intense, ils sont connus pour durer sur une distance considérable en aval, ce qui peut créer des défis majeurs en matière d'ingénierie. Dans cette recherche, nous étudions la formation, la dynamique et la désintégration des structures tourbillonnaires. En fin de compte, nous souhaitons comprendre les mécanismes clés qui conduisent à leur décomposition et à la perte de cohérence, ce qui aurait des implications pour la modélisation de la turbulence et les applications d'ingénierie.


Étudiants: Anushka Goyal*; Raphaël Limbourg
Financement: Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC); Fonds de Recherche Quebec, Nature et Technologies (FRQNT)


Estimation du champ d'écoulement turbulent

Les différents champs d'écoulement sont caractérisés par une multitude d'échelles ; par exemple, la turbulence atmosphérique a de très grandes échelles, de l'ordre de plusieurs mètres, tandis que les écoulements de la couche limite ont des échelles de l'ordre du millimètre. Chaque écoulement présente des caractéristiques uniques qui permettent de l'identifier. Dans la nature, les oiseaux et les poissons peuvent identifier différents types d'écoulement. Une frégate peut identifier les courants ascendants et profiter de leurs propriétés pour planer pendant des semaines sans avoir besoin de battre des ailes. Les poissons qui nagent dans le sillage d'un objet peuvent tirer parti de l'élimination des tourbillons pour emprunter des trajectoires qui réduisent leur dépense énergétique. Ces propriétés ont probablement été apprises grâce à l'expérience de chaque animal ; avec des entrées sensorielles limitées, ces animaux peuvent identifier des flux et déterminer des trajectoires efficaces pour s'y déplacer. Comme ces animaux ont appris ces propriétés au fil du temps, il devrait être possible d'entraîner un réseau neuronal à identifier également les flux. Cette recherche explore cette idée et examine les moyens d'identifier le type de flux dans lequel nous nous trouvons, puis de prédire (sur une durée finie) ce qui se passera ensuite.


Étudiants: Dylan Caverly*
Financement: Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC)