Small-scale intermittency of fully developed turbulence : Computation of high-order structure functions and applications to combustion

Intermittence interne de la turbulence pleinement développée : Calcul de fonctions de structure d'ordres élevés et applications à la combustion

Fabien Anselmet (1)

1 IRPHE - Institut de Recherche sur les Phénomènes Hors Equilibre

To experimentally obtain specific information about the statistical distribution of dissipative structures in turbulent flows, it is necessary to calculate moments of order as high as possible . This work presents results on high-order structure functions up to order 18. From the order six , we estimated a value for the intermittency parameter mu . The evolution of the exponents of these moments with the order p is compared with theoretical predictions of models based on different assumptions for allocating dynamically active zones . The importance of the delimitation of the inertial range on these results is emphasized. We also present some probability density functions of the temperature field, important for the modeling of turbulent reactive flows, which are related to the behavior of these small-scale structures and the small-scale mixing of reactants. This work and associated data were the subject of two publications : F Anselmet, Y Gagne, EJ Hopfinger, RA Antonia High-order velocity structure functions in turbulent shear flows Journal of Fluid Mechanics 140, pp. 63-89 (1984) RA Antonia, EJ Hopfinger, Y Gagne, F Anselmet Temperature structure functions in turbulent shear flows Physical Review A 30 (5), pp. 2704-2707 (1984)

Pour obtenir expérimentalement des renseignements précis sur la distribution statistique des structures dissipatives dans un écoulement turbulent, il est nécessaire de calculer des moments d'ordre le plus élevé possible. Ce travail présente des résultats sur les fonctions de structure d'ordre élevé jusqu'à l'ordre 18. De l'ordre six, nous avons estimé une valeur pour le paramètre d'intermittence mu. L'évolution de l'exposant de ces moments avec l'ordre p est comparée aux prévisions théoriques des principaux modèles, basés sur différentes hypothèses de répartition des zones dynamiquement actives. L'importance de la délimitation de la zone inertielle sur ces résultats est soulignée. Nous présentons également certaines densités de probabilité du champ de température, importantes pour la modélisation des écoulements turbulents réactifs, qui sont liées au comportement de ces petites structures et au mélange des réactifs à petite échelle. Ce travail et les données associées ont fait l'objet de deux publications : F Anselmet, Y Gagne, EJ Hopfinger, RA Antonia High-order velocity structure functions in turbulent shear flows Journal of Fluid Mechanics 140, pp. 63-89 (1984) RA Antonia, EJ Hopfinger, Y Gagne, F Anselmet Temperature structure functions in turbulent shear flows Physical Review A 30 (5), pp. 2704-2707 (1984)

Mots clés: velocity structure functions; passive saclar; probability density functions; turbulence; small-scale intermittency

Mots clés: densités de probabilité; intermittence interne; fonctions de structure de vitesse; scalaire passif

Domaines: Mécanique des fluides [physics.class-ph]

Fabien Anselmet. Intermittence interne de la turbulence pleinement développée : Calcul de fonctions de structure d'ordres élevés et applications à la combustion. Mécanique des fluides [physics.class-ph]. Institut National Polytechnique de Grenoble, 1983. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01220840⟩