Carctérisation expérimentale de l’aérodynamique d’un jet annulaire à très grand rapport de diamètres

par Gildas Lalizel

Thèse de doctorat en Physique. Énergétique

Sous la direction de Pierre Parenthoën.

Soutenue en 2004

à Rouen .


  • Résumé

    Les écoulements de jet annulaire sont des écoulements majoritairement utilisés dans le domaine industriel (écoulement de « bluff body », procédés de fabrication de fibre de verre…) mais représentent paradoxalement une infime partie des études fondamentales des jets. Pour cette raison, nous nous sommes intéressés à la caractérisation expérimentale d’un jet annulaire d’air de rapport de diamètres r égal à 0,91 (Do=53,88 mm et Di=48,75 mm) pour trois nombres de Reynolds ReDh compris entre 12240 et 45900. Les vitesses ont été mesurées jusqu’à 10 diamètres Do à l’aide de l’A. D. L. , de la P. I. V. Et du fil chaud. L’écoulement de jet annulaire possède successivement les caractéristiques d’un écoulement de sillage et d’un écoulement de jet axisymétrique. Les instabilités se développant dans les couches de mélange externe et interne de la zone de recirculation ont été résolues spatialement et temporellement. L’utilisation conjointe de mesures P. I. V. Décorrélées en temps de la zone de recirculation, de la P. O. D. Et d’une mesure temporelle locale par A. D. L. A permis d’établir un scénario de l’évolution du sillage. La zone de jet pleinement développé a également été étudiée à partir de mesures d’A. D. L. Et de fil chaud. Les évolutions des grandeurs intégrales (quantité de mouvement, débits, vitesses, demi largeurs du jet, nombres de Reynolds turbulent), des différentes échelles (échelles de Kolmogorov, de Taylor et intégrales) et des taux de dissipation moyen ont été mesurées sur l’axe du jet. Une comparaison des variations de ces différentes grandeurs a permis d’inclure le jet rond comme un cas asymptotique des jets annulaires.


  • Résumé

    Annular jet flows are mainly used in industrial processes (bluff body flows, glass fibber processes, …) but paradoxically represent a negligible part of fundamental jet flow studies. So, we are interested in an experimental study of the aerodynamic of an annular jet with a diameter ratio equal to 0. 91 (Do=53,88 mm et Di=48,75 mm). Velocities have been measured by Laser Doppler Velocimetry (L. D. V. ), Particle Image Velocimetry (P. I. V. ) and hot wire anemometry in the near field and in the far field until 10 Do diameters. A spatio-temporal study of the instabilities, which develop in the internal and external mixing layers in the recirculation zone, has been realized. The joint use of non time correlated P. I. V. Measurements, of Proper Orthogonal Decomposition (P. O. D. ) and of a local time resolved L. D. V. Measurement allow to determine a scenario of the temporal evolution of the wake. The fully developed merging zone has also been studied from L. D. V. And hot wire anemometry measurements. The variation of integral quantities (momentum, flow rates, velocities, half widths of the jet, turbulent Reynolds numbers), turbulent scales (Kolmogorov, Taylor and integral scales) and mean dissipation rates have been measured on the axis of the flow. A comparison of the variation of these quantities allows to include the round jet as an asymptotic case of the annular jets.

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Informations

  • Détails : 206 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 123 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Rouen. Service commun de la documentation. Section sciences site Madrillet.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 04/ROUE/S053
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