Résumé:
Une étude approfondie de l’interface turbulente/non-turbulente (TNTI) est menée à l’aide de simulations numériques directes d’un jet plan turbulent se développant dans le temps. Tout d’abord, une approche globale est appliquée qui relie la dimension fractale des surfaces d’iso-enstrophie à la vitesse moyenne de propagation de ces iso-surfaces au sein de la TNTI. La dimension fractale varie en fonction du seuil d’iso-enstrophie et cette variation explique la dépendance de la vitesse moyenne de propagation de la TNTI par rapport au seuil d’iso-enstrophie.
Deuxièmement, une approche locale basée sur le calcul de la moyenne sur la TNTI conduit au champ d’écoulement local moyenné et révèle des mouvements de compression et d’étirement dans les directions normales et tangentielles à l’interface. Le conditionnement des statistiques moyennes de la TNTI sur la vitesse de propagation locale montre que le champ de vitesse local et la structure interne de la TNTI varient de manière significative entre les régions d’entraînement et de détachement, la structure de compression-étirement étant inversée d’un type de région à l’autre.
Enfin, le bilan d’énergie cinétique échelle par échelle au sein de la TNTI révèle des transferts d’énergie inter-échelle avant/arrière dans les directions normale/tangente à l’interface. Les transferts d’énergie entre échelles restent qualitativement les mêmes lorsqu’ils sont conditionnés par les régions d’entraînement de l’interface, mais sont inversés (avant/arrière dans les directions tangentielles/normales) lorsqu’ils sont conditionnés par les régions de détachement. Une décomposition solénoïdale/irrotationnelle des transferts inter-échelles révèle un équilibre de type Kolmogorov au TNTI malgré la nature locale extrêmement non-équilibrée/non-homogène du TNTI.