Contribution à l'étude de l'instabilité générée par un jet cylindrique débouchant perpendiculairement à un écoulement transversal

par Laurent-Emmanuel Brizzi

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides

Sous la direction de J.L. Bousgarbiès.

Soutenue en 1994

à Poitiers CEAT .


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  • Résumé

    L'etude concerne les conditions d'apparition et de developpement des structures tourbillonnaires prenant naissance par l'interaction entre un jet circulaire et un ecoulement transversal. Des visualisations par tomographie laser ont permis de distinguer: une file d'enroulements entourant la frontiere du jet. Ces structures, similaires aux anneaux toriques dans le cas du jet libre, sont constituees de la vorticite de la couche limite qui se developpe dans le tube d'injection. Un tourbillon en fer a cheval, situe en amont du tube d'injection, cree une zone d'ecoulement retour de faible epaisseur confinee tres pres de la paroi. Il est provoque par la concentration de vorticite de la couche limite amont en raison du blocage de l'ecoulement principal par le jet. Une paire de tourbillons contrarotatifs domine le champ lointain. Ces structures jumelles resultent d'une recombinaison des vorticites produites par la couche limite du tube d'injection et par celle de la paroi en amont de l'injection. Une seconde paire de tourbillons situee tres pres de la paroi dans le sillage du jet permet a une partie du fluide de remonter en direction de l'orifice d'injection. Des tourbillons de sillage induits par la reorganisation des differentes sources de vorticite. Ils participent activement au developpement de la paire de tourbillons contrarotatifs en aval. Une etude de l'instabilite longitudinale, qui donne naissance aux tourbillons entourant le jet, a ete realisee au moyen d'une analyse d'images et d'un traitement statistique. Elle montre une tres forte influence du rapport de vitesse (et dans une moindre mesure celle du nombre de reynolds de l'ecoulement principal) sur les principales caracteristiques de l'instabilite (longueur d'onde, periode, vitesse de convection). Le travail a ete complete par la mesure des trois composantes de la vitesse (et des differents taux de fluctuations) par anemometrie laser. Les resultats ainsi obtenus permettent d'analyser le caractere complexe de l'ecoulement dans le voisinage immediat de l'orifice d'injection. La complementarite entre ces mesures et les visualisations realisees pour une meme configuration a permis de confirmer les conditions de formations des structures tourbillonnaires

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Informations

  • Détails : 1 vol. (263 p;)
  • Annexes : 63 réf. bibliogr

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  • Bibliothèque : Université de Poitiers. Service commun de la documentation. Section Sciences, Techniques et Sport.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS 94/POIT/2334
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