Dépendance paramétrique de l'écoulement autour d'une marche montante à hauts nombres de Reynolds. - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2017

Dépendance paramétrique de l'écoulement autour d'une marche montante à hauts nombres de Reynolds.

Anthony Graziani
  • Fonction : Auteur
Marc Lippert
David Uystepruyst
Laurent Keirsbulck

Résumé

La caractérisation et la compréhension des mécanismes physiques régissant le comportement des écoulements décollés est un sujet étudié depuis maintenant de nombreuses années sur des configurations diverses et variées, mais sur lequel persistes encore des zones d'ombres. Ces écoulements se retrouvent dans bon nombres de configurations industriels et leur contrôle se révèle être un atout dans diverse problèmes actuels (réduction de consommations des véhicules, augmentation du rendement des machines énergétiques, etc.). Cependant, pour contrôler des écoulements industriels complexes, il faut d'abord comprendre et contrôler des décollements sur des configurations académiques comme des marches descendantes, des bosses, des cavités ou des marches montantes. Ces dernières présentent des mécanismes complexes de séparations à deux zones de recirculations qui les rendent moins présentes dans la littérature que les marches descendantes. L'objectif de cette communication est d'étudier le comportement dynamique d'un écoulement autour d'une marche montante en fonction de différents paramètres (nombres de Reynolds Re, rapport de hauteur de marche sur épaisseur de couche limite incidente h/delta, rapport de contraction Cr), par l'intermédiaire de mesures expérimentales et de comparaisons avec la littérature. Pour ce faire, 9 configurations de marches montante 2D ont été étudiées dans la soufflerie du laboratoire LAMIH pour de hauts nombres de Reynolds. Le champ aérodynamique a été mesuré par PIV standard 2D2C en trois zones (une en amont, deux en aval), ainsi que la pression pariétale (stationnaire et instationnaire) en différents points. Des quantités comme la longueur de recollement sur la face frontale, le rattachement sur la face supérieure, la distribution moyenne de pression pariétale et le contenue instationnaire de cette dernière ont été analysés et comparés avec des études similaires. Les résultats montrent une faible dépendance de ces différentes grandeurs au nombre de Reynolds au-delà d'une valeur critique égale à 8500 quelques soit les autres paramètres de l'écoulement. De plus, pour des nombres de Reynolds supérieur à cette valeur critique, une corrélation linéaire en fonction du logarithme du ratio h/delta se dégage et dont l'ordonnée à l'origine semble dépendre du rapport de contraction Cr. Le même comportement peut être observé sur la distribution de pression dans les zones de recirculations, notamment sur la partie avale où la dépression dans le bulbe de recirculation est d'autant plus forte que h/delta est grand. Enfin, les spectres en fréquences et les corrélations spatio-temporels des sondes de pressions ont permis de faire ressortir des comportements instables, corroborés par la littérature. Quelques soit la configuration, deux mécanismes haute et basse fréquences ont été identifiés. Le premier correspondant à l'instabilité convective de Kelvin-Helmholtz, dont la fréquence décroît avec la distance au point de séparation pour ensuite saturer en lâché de tourbillons. Le second, correspond à un mécanisme de battement de la couche de cisaillement. Il a également été observé que les fréquences caractéristiques adimensionnées de ces phénomènes ne variaient pas avec le nombre de Reynolds, et très peu avec le paramètre h/delta. Ces deux mécanismes contribuent à l'organisation des structures tourbillonnaires dans la couche de cisaillement, dont la vitesse locale de convection a été calculée et montre une dépendance en h/delta.
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Dates et versions

hal-03465780 , version 1 (03-12-2021)

Identifiants

  • HAL Id : hal-03465780 , version 1

Citer

Anthony Graziani, Marc Lippert, David Uystepruyst, Laurent Keirsbulck. Dépendance paramétrique de l'écoulement autour d'une marche montante à hauts nombres de Reynolds.. CFM 2017 - 23ème Congrès Français de Mécanique, Aug 2017, Lille, France. ⟨hal-03465780⟩

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