Contrôle de l'instabilité de Benard-Von Karman en aval d'un obstacle chauffé à faible nombre de Reynolds

par Stéphane Le Masson

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Pierre Paranthoën.

Soutenue en 1991

à Rouen .

mots clés

• Ecoulements de Benard-Von Karman
• Instabilités hydrodynamiques
• Vélocimétrie Doppler laser
• Transition
• Sillage chauffé
• Thermométrie à fil froid
• Instabilités hydrodynamiques
• Turbulence
• Vélocimétrie laser Doppler
• Thermométrie

Résumé

Cette étude expérimentale porte sur le contrôle de l'instabilité de Benard-Von Karman en aval d'un obstacle chauffé à faible nombre de Reynolds (30<Re<60). Le chauffage qui dans cette situation n'est jamais un contaminant passif, a un effet stabilisant dans l'air, et déstabilisant dans un liquide. Des mesures de vitesse et de température ont été réalisées dans le sillage proche de l'obstacle par utilisation de l'anémométrie Doppler laser, anémométrie à fil chaud, thermométrie à fil froid. Une comparaison entre les méthodes anémométriques a mis en évidence les limites d'utilisation du fil chaud dans ce type d'écoulement. Les comparaisons des profils de vitesse avec et sans chauffage mettent en évidence des changements subtils au niveau de la vitesse minimale, du gradient de vitesse, de l'espacement et de l'épaisseur des couches de cisaillement. Les résultats opposés trouvés dans l'air et dans l'eau montrent le rôle prépondérant de la viscosité sur le contrôle de l'instabilité. L'utilisation de nombres de Reynolds et de Strouhal effectifs permet de décrire le phénomène globalement. L'analyse des résultats montre que le déclenchement de l'instabilité peut être relié à une valeur critique d'un terme d'interaction, reliant le taux de circulation dans les couches de cisaillement et l'espacement de celles-ci, calculé à la fin de la zone de recirculation

Titre traduit

Control of Benard-Von Karman instability in the wake of a heated obstacle at low Reynolds number

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