Etude expérimentale des jets axisymétriques anisothermes horizontaux se développant près d'une paroi : application à la modélisation numérique des cavités ventilées

L'Homme passant la plupart de son temps dans des espaces clos, le controle environnemental des bâtiments devient de plus en plus important. La determination du confort de l'occupant passe par la determination des champs thermiques et aerauliques des locaux. Une demarche capable de repondre a cette demande est la modelisation numerique des ambiances interieures a l'aide de codes de type CFD (Computational Fluid Dynamics). Cependant, peu d'etudes experimentales permettent d'apporter des reponses expertes concernant les modeles de turbulence a utiliser : c'est ce que nous nous proposons de faire dans le cas d'une cavite ventilee avec effets thermiques. La premiere partie permet de presenter la cellule test MINIBAT. Cette cavite a temperature exterieure controlee est ventilee grâce a un soufflage realise a l'aide d'une bouche ronde placee a proximite du plafond. Differents cas sont traites : un jet chaud, un jet froid et un jet isotherme par rapport a la temperature interieure de la piece. L'utilisation de modeles simples de turbulence a deux equations de fermeture ne permet pas de predire correctement l'ecoulement, principalement dans la zone du jet. Nous posons alors la problematique de la these : quelles sont les caracteristiques de l'ecoulement et par consequent quels sont les modeles numeriques a utiliser. Pour repondre a la premiere partie de la problematique, nous presentons dans le second chapitre la metrologie a mettre en oeuvre. Celle-ci est basee principalement sur une sonde a trois fils chauds permettant une mesure tridimensionnelle de la vitesse instantanee. L'etalonnage in situ de ce type de sonde necessite la creation d'une tuyere et d'un châssis permettant de la deplacer en rotation suivant deux axes. L'accent est mis sur la determination des incertitudes relatives a l'etalonnage de la sonde. Dans le troisieme chapitre, nous traitons les resultats experimentaux et il apparait que les cas de jets isotherme, chaud, froid et froid adherant a la paroi sont tres differents au niveau turbulent et par consequent tres differents concernant leurs caracteristiques physiques : taux d'expansion, decroissance des valeurs maximales,. . . . Nous definissons alors une typologie des ecoulements basee sur les triangles de Lumley et permettant une caracterisation de l'anisotropie de la turbulence ainsi qu'une meilleure comprehension des differences entre les donnees experimentales et les modeles numeriques testes dans le premier chapitre. Dans le dernier chapitre, nous nous proposons d'utiliser la typologie des ecoulements pour determiner une modelisation adequate de la turbulence. Nous montrons alors qu'un modele de fermeture du second ordre permet une meilleure prediction des ecoulements dans les cas consideres. Cependant, des differences subsistent entre les donnees experimentales et les resultats numeriques. Nous proposons alors une amelioration de ce modele en nous basant sur les comparaisons des valeurs turbulentes experimentales et numeriques.