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Postdoc : Cascade de circulicité en turbulence compressible

Du 1 janvier 2023 au 31 décembre 2023

1 year position
CEA/DIF, Arpajon, Contacts : olivier.soulard@cea.fr

L'objectif de ce post-doctorat est de réaliser et d'exploiter des simulations directes de turbulence compressible homogène avec forçage, de façon à mettre en évidence les propriétés inertielles de la circulicité.

 La turbulence compressible joue un rôle important dans des domaines variés allant de l'ingénierie à l'astrophysique. Par exemple, la compréhension des mécanismes de transfert inertiel d'énergie turbulente s'avère cruciale pour interpréter les données fournies par les sondes explorant l'atmosphère solaire [1,2].

Dans le cadre de ce post-doctorat, nous proposons d'étudier les propriétés des petites échelles d'une turbulence homogène compressible forcée, et cela au travers de relations statistiques exactes de type Monin-Yaglom. L'idée, détaillée dans la référence [3], est de comprendre comment s'organise le transfert de circulicité dans la zone inertielle. La circulicité est une grandeur associée au moment angulaire et, par extension, aux mouvements tourbillonnaires. L'analyse de ses propriétés inertielles permet de compléter la description de la cascade d'énergie déjà mise en évidence dans de précédents travaux [4,5].

L'objectif du post-doctorat sera de réaliser et d'exploiter des simulations directes de turbulence compressible homogène avec forçage, de façon à mettre en évidence les propriétés inertielles de la circulicité.

Pour cela, le post-doctorant disposera d'un accès au très grand centre de calcul (TGCC) ainsi que d'un code, Triclade, résolvant les équations de Navier-Stokes compressibles [6]. Ce code ne possède pas de mécanisme de forçage et la première tâche du post-doctorant consistera donc à ajouter cette fonctionnalité. Une fois cette tâche accomplie, des simulations seront réalisées en faisant varier la nature du forçage et notamment le rapport entre ses composantes solénoïdales et dilatationnelles. Ces simulations seront ensuite exploitées en analysant les termes de transfert de la circulicité.

[1] Galtier and Banerjee. Phys. Rev. Lett. 107(13):134501, 2011.
[2] Andrés et al. Phys. Rev. Lett. 123(24):245101, 2019.
[3] Soulard and Briard. Submitted to Phys. Rev. Fluids. Preprint at arXviv:2207.03761v1 
[4] Aluie. Phys. Rev. Lett. 106(17):174502, 2011.
[5] Eyink and Drivas.Phys. Rev. X 8(1):011022, 2018.
[6] Thornber et al. Phys. Fluids 29:105107, 2017.