Etude expérimentale des fluctuations de vitesse, de température et de pression en turbulence développée

The use of low temperature helium in fully developed turbulence experiments is crucial in the study of the statistical properties of the velocity and passive scalar fields : it offers an unbeatable range of Reynolds numbers and excellent stability conditions. The experiments presented in this work are performed in a confined geometry, between two rotating disks. We first describe the energy transfers from scale to scale, pointing on the algebraic trend toward an asymptotic regime (Kolmogorov's 4/5 law) in the limit of very high Reynolds numbers. We discuss in detail the validity of the Kolmogorov equation in different flow configurations, and characterise the influence of the large scales on this regime. Then we present new results concerning temperature fluctuation measurements, performed for the first time in low temperature helium. We characterise the passive scalar intermittency through the anomalous scaling laws. We show that the evolution of structure function exponents suggests a saturation at high orders, revealing statistics dominated by intens cliffs. We study the statistical properties of these cliffs, and give evidence of their self-similar distribution. Last, we present new results about pressure fluctuations in turbulent flows, from an original experiment using cavitation in water. We qualitatively describe the low pressure coherent structures in this counter-rotating flow. We discuss their contribution to the skewed exponential pressure distribution, measured in the bulk of the flow, highlighting the relevance of large scales in the pressure fluctuation description.L'utilisation de l'hélium a basse température en turbulence développée s'avère décisive pour l'étude des propriétés statistiques des champs de vitesse et de traceur passif, grâce a une gamme de nombres de Reynolds inégalée et a d'excellentes conditions de stabilité. Les expériences présentées dans cette thèse sont effectuées en géométrie confinée, entre deux disques en rotation. Nous décrivons dans un premier temps les transferts d'énergie a travers les échelles, et en particulier l'existence d'une tendance algébrique vers un régime asymptotique (loi des 4/5 de Kolmogorov) dans la limite des très grands nombres de Reynolds. Nous discutons en détail la validité de l'équation de Kolmogorov dans différentes configurations d'écoulement, et caractérisons en particulier l'influence des grandes échelles sur un tel régime asymptotique. Nous présentons dans un second temps de nouveaux résultats concernant des mesures de fluctuations de température, réalisées pour la première fois dans l'hélium a basse température. Nous caractérisons notamment l'intermittence du scalaire passif sous l'aspect des lois d'échelles anormales. Nous montrons que l'évolution des exposants de fonction de structure suggère la présence d'une saturation aux ordres élevés, signature de statistiques dominées par la présence de fronts intenses. Nous étudions les propriétés statistiques de ces fronts, et mettons en évidence leur répartition auto-similaire. Enfin, nous présentons de nouveaux résultats concernant les fluctuations de pression en turbulence, a partir d'une expérience originale de cavitation dans l'eau. Nous menons une étude qualitative des structures cohérentes de basse pression dans l'écoulement en contrarotation. Nous nous penchons ensuite sur leur contribution aux distributions de pression exponentielles, mesurées en volume, soulignant l'importance des grandes échelles dans la description des fluctuations de pression