Loosely supported cylinders subjected to cross-fiow may undergc fiuidclastic illstability in the support inactive mode resulting in cylinder/support impacting. The cylinder/support interaction forces and, in turn, the resulting cylinder wear rates arc strongly dependent on the detailed dynamical response. This Thesis examines the response of a loosely supported cylinder located in the third row of an othcrwise rigid rotated triangu!ar array. The feasibility and potential of a modern nonlinear dynamics approach to the understanding of the underlying dynamics is investigated.

A nonlinear quasi-steady model was formulated to model the dynamical behaviour. The steady fiuid force field, required as input to the model, was measured cxperimentally for a cylinder within a rotated triangular array. A linearstability analysis showed the cylinder stability behaviour to be strongly dependent on cylinder position. This result serves as a possible explanation for the rare occurrence of, theoretically predicted, multiple instability regions in experimental measurements.

The nonlinear analysis uncovered two important transition routes to chaos. The first, a switching mechanism prevalent at the onset of impacting. The second and most important is the intermittency route to chaos. The theoretical model showed good agreement with experiments in predicting the bifurcation sequences and transitions to chaos - comparisons were quantified via fractal dimensions and saddle orbit distributions.

The identification of type l intermittency leads to a quantitative estimate of the probability distribution of the length of laminar phases. It is shown that the average duration of laminar phases and the associated frequency may provide better estimates of integration time and frequency for wear-rate computation.

Les tubes attachés aux supports intermédiaires lâches et soumis à un écoulement transversal peuvent subir des instabilités fluidélastiques dans le mode inactif du support qui entrainent des chocs entre le tube et le support. Les forces d'interaction tube/support, puis les taux d'usure des tubes qui en résultent, dépendent en grande partie de la réponse dynamique détaillée. Cette Thèse se propose d'étudier la réponse d'un tel tube situé dans la troisième rangée d'un faisceau de tubes rigides à géométrie triangulaire pivotée. Elle e.xamine la possibilité d'utiliser une approche de la dynamique non-linéaire moderne qui permettrait de mieu:​" comprendre la dynamique sous-jacente.

Pour modéliser le comportement dynamique, un modèle non-linéaire quasi-constant a été élaboré. Le champ constant de force du fluide, requis par le modèle, a été obtenu e.,périmentalement pour un tube situé dans un faisceau à géométrie triangulaire pivotée. Une analyse de stabilité linéaire a démontré que la stabilité du tube repose surtout sur sa position. Ce résultat e.,plique peut-être pourquoi peu de zones d'instabilité multiple prédites de manière théorique se retrouvent dans les mesures expérimentales.

L'analyse non-linéaire identifie deux routes importantes de transition vers le chaos. La première correspond à un mécanisme de commutation prédominant aux vitesses d'écoulement proches du premier du choc. La seconde, qui est aussi la plus importante, est la route d'intermittence vers le chaos.

Les résultats obtenus au moyen du modèle théorique correspondent bien avec ceu.x obtenus expérimentalement en prédisant les séquences de bifurcation et les transitions vers le chaos. Des mesures quantitatives, qui incluent les dimensions fractales et les distributions d'orbites de co~ elles-mêmes associées aux attracteurs chaotiques dans le système expérimental, ont également été assez bien prédites.

L'identification de l'intermittence de type l conduit à une estimation quantitatiyc de la distribution de la probabilité de la longueur de phases laminaires d.U1S le régimè à réponse intermittente. On a montré que la longueur des phases laminaires ct la fréquence associée pourraient donner de meilleures estimations de taux d'usure du tube.