YOU ARE DOWNLOADING DOCUMENT

Please tick the box to continue:

Transcript
Page 1: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds

Peter Wittwer Département de Physique ThéoriqueUniversité de Genève

Page 2: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

images:

R. P. Feynman, Vol. II

G. K. Batchelor, An Introduction to Fluid Mechanics

M. Van Dyke, An Album of Fluid Motion

collaborations:

Guillaume Van Baalen

Frédéric Haldi

Vincent Heuveline

Sebastian Bönisch

Page 3: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

─ Introduction to the problem ─ Asymptotic analysis

─ Applications

Page 4: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Exterior Flows

Page 5: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Navier-Stokes

Page 6: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.
Page 7: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.
Page 8: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Re=0.16

Page 9: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Re=1.54

Page 10: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Re=56.5

Page 11: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Re=118

Page 12: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Re=7000

Page 13: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.
Page 14: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.
Page 15: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Case of finite volume

Page 16: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Case of infinite volume, I

Page 17: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Case of infinite volume, II

Page 18: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Asymptotic analysis

Page 19: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Results (d=2)

Page 20: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.
Page 21: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Interpretation:

Page 22: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.
Page 23: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Results (d=3)

Page 24: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.
Page 25: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Two steps:

─ construct downstream asymptotics

dynamical system invariant manifold theory renormalization group universality

─ determines asymptotics everywhere

Page 26: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.
Page 27: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Vorticity:

Page 28: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Vorticity equation

Page 29: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.
Page 30: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Fourier transform

Page 31: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Diagonalize

Page 32: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Stable and unstable modes

Page 33: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.
Page 34: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

use contraction mapping principle

Page 35: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Large time asymptotics:

Page 36: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Two steps:

─ construct downstream asymptotics

dynamical system invariant manifold theory renormalization group universality

─ determines asymptotics everywhere

Page 37: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Determines asymptotics everywhere:

Page 38: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Applications

in collaboration with:

Sebastian BönischRolf Rannacher

Vincent Heuveline

Heidelberg & Karlsruhe

Page 39: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Adaptive boundary conditions

Page 40: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.
Page 41: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.
Page 42: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.
Page 43: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

To second order:

Page 44: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Comparison with Experiment:

Page 45: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Cloud Microphysics and Climate

M. B. Baker, SCIENCE, Vol. 276, 1997

Page 46: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Work in progress:• d=2 case with lift (numerical)

• d=2 second order asymptotics (theory)

• d=3 (numerical)

• d=2, 3: free fall problem (numerical)

• d=3 case with rotation at infinity (theory; see P. Galdi

(2005) for recent results)

Other research groups:

• d=2 time periodic (theory)

Page 47: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.
Page 48: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.
Page 49: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.
Page 50: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.
Page 51: Solutions stationnaires des équations de Navier-Stokes en domaines extérieurs dans le régime des faibles nombres de Reynolds Peter Wittwer Département.

Large time asymptotics:


Related Documents