Etude experimentale et numerique de l'interaction entre sillages d'obstacles cylindriques

par Christophe Brun

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Emil Hopfinger.

Soutenue en 1998

à Grenoble 1 .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Cette etude s'interesse aux phenomenes caracteristiques de la formation et de l'interaction des sillages turbulents en aval d'obstacles cylindriques en configuration complexe. Pour le bas regime sous-critique de nombre de reynolds nous effectuons une investigation de la zone de proche sillage de facon a la fois experimentale via des mesures de vitesse par anemometrie laser doppler et numerique via des simulations 2d avec raffinement du maillage en paroi. Dans un premier temps nous etudions le cas de l'interaction forte entre deux cylindres en parallele dont l'ecartement bord a bord est inferieur au diametre. L'effet de blocage se traduit par l'apparition d'un jet inter-tubes. Deux regimes sont identifies par rapport a une valeur critique re#c du nombre de reynolds. En deca de re#c le jet se plaque de facon stable du cote de l'un des cylindres provoquant une disymetrie du double sillage forme en aval. Des nombres de strouhal differents sont retrouves dans la zone arriere de chacun des tubes. Au-dela de re#c le jet adopte un mouvement de battement aleatoire de part et d'autres de l'axe median des tubes. Nous relions l'apparition de ce phenomene d'intermittence a grande echelle de l'ecoulement a la naissance d'instabilites 2d de kelvin-helmholtz au sein de la couche cisaillee decollee. Ces deux effets d'asymetrie et de battement de l'ecoulement (selon le regime) s'estompent au-dela de cinq diametres pour laisser place a un sillage unique qui tend vers une etat de turbulence quasiment developpee. Les phenomenes de melange a grande echelle et de transfert d'energie et dissipation a petite echelle sont favorises par cette configuration d'interaction forte. Enfin, nous etudions experimentalement le cas plus complexe de l'ecoulement au sein et en aval d'un faisceau de tubes en quinconce a des regimes de reynolds equivalents. Les proprietes de melange sont accentuees par rapport au cas geometriquement et hydrodynamiquement equivalent de l'interaction forte entre deux tubes.


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  • Détails : 138 P.
  • Annexes : 77 REF.

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