[Efforts élastiques dans l'écoulement aléatoire d'une solution diluée de polyméres : le problème de la réduction de la traînée turbulente]
Dans cette brève monographie je suggère que le progrès dans notre compréhension du mécanisme de la réduction de la traînée turbulente est conditionnée par l'obtention de données expérimentales sur la dynamique et la statistique de l'étirement des polymères et des efforts élastiques dans la turbulence inertielle à nombre de Reynolds élevés, ce qui est techniquement un défi. Comme issue au problème technique actuellement non résolu, il est proposé de collecter les mêmes données dans la turbulence élastique, qui est un écoulement aléatoire régulier semblable à celui de la turbulence inertielle en dessous de l'échelle dissipative. Comme l'étirement du polymère et les efforts élastiques dans la turbulence inertielle ne sont influencés que par les petites échelles, il est possible d'utiliser l'information obtenue en turbulence élastique. Dans le régime de turbulence élastique, les données expérimentales sur la statistique de l'étirement, la transition pelote-spaghetti et les efforts élastiques, ainsi que sur la distribution spatiale et la moyenne quadratique des gradients de vitesse, ont été rassemblés pendant les années qui précèdent. Cette information sert de base à une nouvelle hypothèse concernant la réduction de la traînée turbulente.
In this short review I argue that the progress in our understanding the mechanism of turbulent drag reduction is conditioned by obtaining experimental data on dynamics and statistics of polymer stretching and elastic stresses in inertial turbulence at high Reynolds numbers that is a technically challenging task. The suggested way out of the currently unresolved technical problem is to collect the same data in elastic turbulence, which is a smooth random flow similar to that found in inertial turbulence below the dissipation scale. Since the polymer stretching and elastic stresses in inertial turbulence are influenced only by small scales, it is appropriate to use information on the polymer stretching and elastic stresses obtained in elastic turbulence. The experimental data on the statistics of the polymer stretching, the coil–stretch transition, and elastic stresses together with spatial distribution and values of the rms of the velocity gradients were collected in elastic turbulence for the last several years. This information serves a basis for a new hypothesis of turbulent drag reduction.
Mot clés : Effort élastique, Turbulence élastique, Réduction de la traînée turbulente, Capteur d'effort, Étirement des polymères
Victor Steinberg 1
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Victor Steinberg. Elastic stresses in random flow of a dilute polymer solution and the turbulent drag reduction problem. Comptes Rendus. Physique, Volume 10 (2009) no. 8, pp. 728-739. doi : 10.1016/j.crhy.2009.10.015. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2009.10.015/
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