Etude expérimentale de l'interaction sillage/paroi dans une couche limite turbulente manipulée par un cylindre circulaire

Experimental study of the wake/wall interaction in a turbulent boundary layer manipulated by a circular cylinder

• Auteur / Autrice : Fenella De Souza
• Direction : Jean-Paul Bonnet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Poitiers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tourbillons (mécanique des fluides)

Ondelettes

Résumé

Une couche limite incompressible, turbulente et manipulee par un cylindre circulaire est etudiee principalement a l'aide de mesures par anemometrie a fils chauds. On espere ainsi elucider les mecanismes conduisant a la dissimilitude, entre les transferts de quantite de mouvement et de chaleur, qui se produit dans les zones proche et intermediaire du sillage du manipulateur, violant l'analogie de reynolds. Les bilans des equations de transport de l'energie cinetique et des tensions de reynolds turbulentes revelent que les deux types d'ecoulements impliques dans l'interaction sillage/couche limite imposent leur influence sur des processus d'energie distincts. Une difference notee entre les processus de production et de transport d'energie est reliee a la dissimilitude. Par la suite, l'organisation de grande echelle est etudiee. A partir de mesures par peignes de fils chauds, on effectue des pseudo-visualisations, une analyse spectrale ainsi qu'une analyse conditionnelle. Trois techniques conditionnelles sont mises en uvre: le calcul de moyennes conditionnelles base sur la detection wag (window average gradient), et deux techniques de filtrage du champ de vitesse instantane, basees respectivement sur la decomposition spectrale du signal, et sur la decomposition temps-frequence par l'analyse en ondelettes. Ces techniques montrent l'importance de la dominance des tourbillons de vorticite negative generes au dessus du cylindre. Ces derniers contribuent a la reduction du frottement parietal et a l'augmentation du transfert de chaleur, et sont ainsi trouves etre en grande partie responsables de la dissimilitude. En outre, la technique du filtrage spectral autorise une analyse du bilan d'energie cinetique en decomposition triple, qui permet de confirmer ces observations. Enfin, on developpe un modele simplifie du proche sillage du manipulateur par une serie de tourbillons potentiels, afin de valider et de completer les resultats experimentaux. Cette modelisation s'est averee prometteuse