La Grande Encyclopédie Larousse - Vol. 19
11187
et stable, devient brusquement rugueux et instable. En 1937, sir Geoffroy In-gram Taylor (1886-1975) et Théodore de Karman (1881-1963) proposaient la définition suivante : « La turbulence est un mouvement irrégulier qui prend naissance dans les fluides, liquides ou gaz, s’écoulant le long de parois solides (écoulement dans les canalisations ou autour de corps quelconques) ou en contact avec un autre domaine fluide sous forme d’un jet. »
Du fait de cette irrégularité, il est impossible de décrire le mouvement dans tous ses détails à partir des caractéristiques instantanées, et la seule étude possible est fondée sur les théories statistiques. On considère généralement l’écoulement turbulent comme la superposition d’un écoulement moyen et de mouvements quasi périodiques, ce qui permet de schématiser la structure
interne de cet écoulement.
Mouvement turbulent
moyen
Avant toute chose, il est nécessaire de donner la définition de la valeur moyenne temporelle d’une caractéristique quelconque f du fluide (par exemple, composante de la vitesse, pression, température...). En un
point M de l’écoulement,
Dans cette définition, on suppose
l’existence d’un temps T, à la fois grand devant les périodes des fluctuations turbulentes et petit devant un temps caractéristique du mouvement moyen. Pour l’écoulement dans une
conduite, par exemple, ce temps caractéristique correspond au rapport entre le diamètre de la conduite et la vitesse de débit.
On définit alors le mouvement moyen par le champ des vitesses moyennes de composantes Si, au point M considéré, quel que soit l’instant t, toutes les caractéristiques moyennes du fluide restent constantes : le
mouvement turbulent est dit permanent en moyenne.
La fluctuation f ′ de la caractéristique considérée est donnée par la relation reliant la caractéristique instantanée à la caractéristique moyenne
avec, par définition, Le mou-
vement d’agitation est défini par les fluctuations de vitesse de composantes V′i. L’enregistrement des fluctuations de vitesse met en évidence un large spectre de fréquence, faisant supposer l’existence de tourbillons de taille et d’intensité variées.
On montre facilement que les équa-
tions locales du mouvement moyen
(équations de Reynolds) peuvent
s’écrire sous la forme
Dans le mouvement moyen, la
contrainte de frottement en M pour un élément de surface d’orientation a pour composante avec
Dans le cas particulier de l’écoulement
entre deux plans parallèles dont le mouvement moyen se fait suivant Ox1
(voir figure),
À l’exception du voisinage immédiat de la paroi, la contrainte laminaire de Newton est négligeable devant la contrainte turbulente de Reynolds qui est donc respon-
sable de la dissipation d’énergie au sein du fluide ; on voit ainsi toute l’importance du tenseur des contraintes turbulentes de composantes
dans l’étude de la turbulence.
Le système des quatre équations
locales de Reynolds fait intervenir en plus des quatre inconnues, pression p et composantes de la vitesse
moyenne, les composantes du tenseur des contraintes turbulentes, soit six inconnues supplémentaires, puisque ce tenseur est symétrique. Sans de nouvelles hypothèses, le système d’équations du mouvement moyen reste indé-
terminé. C’est ainsi que l’on introduit des modèles de turbulence tels que la
« longueur de mélange de Prandtl », relations expérimentales concernant la structure de l’écoulement turbulent, analogues aux lois de comportement relatives à la nature du fluide.
Structure interne des
écoulements turbulents
Intensité de la turbulence
L’instabilité de l’écoulement entraîne la formation de tourbillons qui se développent dans l’écoulement moyen et se fractionnent ensuite en tourbillons plus petits qui dissipent leur énergie mécanique en chaleur. Comme l’énergie
cinétique moyenne du fluide se dé-
compose en énergie cinétique du mouvement moyen et en énergie ciné-
tique du mouvement d’agitation il
est naturel de caractériser l’importance du brassage turbulent par le rapport de l’énergie cinétique d’agitation à l’énergie cinétique du mouvement moyen.
La racine carrée de ce rapport, appelée intensité de la turbulence I, est la première donnée statistique de l’écoulement turbulent :
À titre d’exemple, I ≃ 0,001 dans l’atmosphère et I ≃ 0,1 dans un torrent.
La turbulence est isotrope si, en
un point M, elle est
homogène si cette valeur constante est indépendante du point M.
Échelle de turbulence
La seule répartition spatiale de l’intensité de la turbulence n’est pas suffisante pour définir complètement le mouvement d’agitation. Il est nécessaire de connaître aussi l’influence respective des différentes particules fluides sur certaines de leurs caractéristiques ; en termes statistiques, on parle de corrélation. Reprenons l’exemple de l’écoulement entre deux plans parallèles et considérons, dans un plan normal à l’écoulement moyen, deux points M et N distants de r, et dont les vitesses sont désignées par V et U. Le coefficient de corrélation R(r) entre les vitesses fluctuantes et est défini comme
suit :
et l’échelle de turbulence L dans la direction x2 a pour expression
l’intérêt de cette nouvelle donnée statistique étant de fixer la taille moyenne des tourbillons dans la direction
considérée.
Dans l’état actuel de nos connais-
sances, la dynamique des écoulements turbulents est une des branches les plus empiriques de la mécanique des fluides. Certes, la technique de mesure
relativement récente de l’anémométrie à fil chaud, qui permet une exploration systématique de la couche* limite se développant le long des parois solides, est un outil puissant d’étude de la turbulence. De grands progrès restent à faire, qui devraient apporter une solution à l’un des problèmes de survie de l’humanité, la lutte contre la pollution downloadModeText.vue.download 607 sur 631
La Grande Encyclopédie Larousse - Vol. 19
11188
de deux fluides privilégiés, l’air et l’eau, qui font notre environnement.
J. G.
F Dynamique des fluides.
J. O. Hinze, Turbulence (New York, 1959).
Turcs
Groupes humains parlant la langue
turque ; plus spécialement citoyens de la république de Turquie.
L’histoire des Turcs dans l’Anti-
quité, au Moyen Âge et à l’époque
contemporaine, en Asie centrale et en Sibérie, est assez difficile à établir, parce que nous ne possédons encore que des informations fragmentaires, dont bien des éléments sont l’objet de discussion, parce qu’il y a eu une grande instabilité de l’habitat, avec de vastes glissements de populations, parce qu’enfin les noms de tribus et de peuples peuvent exprimer, à des siècles d’intervalle, des réalités différentes.
La langue turque
La langue turque est une langue ag-glutinante qu’on classe souvent dans la famille ouralo-altaïque, mais qu’on préfère parfois apparenter au mongol et au mandchou dans une famille altaïque que d’aucuns jugent encore hypothé-
tique. On peut diviser cette langue en deux groupes principaux : le premier, dit « langues à R », comprenant le bulgare ancien et le tchouvache moderne ; le second, dit « langues à Z », comprenant toutes les autres et lui-même parfois subdivisé en langues à D (kirghiz, oghouz, ouïgour) et en langues à Y (Sibérie orientale, Mongolie, Chine).