Etude expérimentale d'un sillage confiné se développant en aval d'un corps d'arrêt : influence de la combustion sur la structure du sillage

par Stéphane Duplantier

Thèse de doctorat en Énergétique

Sous la direction de Pascal Bruel et de Bruno Deshaies.

Soutenue en 1995

à Poitiers .

mots clés

• Turbulence
• Tourbillons (mécanique des fluides)
• Thermocouples
• Vélocimétrie laser Doppler
• Flamme

Résumé

Ce memoire est consacre a la presentation de l'etude experimentale d'une zone de combustion turbulente stabilisee dans le sillage d'un obstacle place dans un ecoulement de canal turbulent pleinement developpe alimente par un premelange de propane et d'air. On etudie la sensibilite des caracteristiques des ecoulements inertes et reactifs a une modification du debit d'alimentation du canal, de la forme et de la section de l'obstacle et du taux de blocage defini comme etant le rapport entre la hauteur de l'obstacle et la hauteur du canal. La comparaison des caracteristiques de ces deux types d'ecoulement presentant les memes conditions de debit et de geometrie d'obstacle montre que, malgre la similarite apparente de la nature de la structure associee au champ de vitesses moyennes qui se manifeste notamment par la presence d'une zone de recirculation suivie par une zone de sillage, le contenu energetique des spectres temporels des signaux de vitesses est profondement modifie lorsque l'on passe de l'ecoulement inerte a l'ecoulement reactif. Dans le cas inerte, les spectres de vitesses presentent, en particulier au voisinage de l'axe de symetrie du canal et pour la composante transverse de la vitesse, une frequence marquee qui est associee a la presence d'un echappement tourbillonnaire. Dans le cas reactif, on observe une disparition complete de cette frequence marquee sur la composante transverse de la vitesse avec, dans certains cas, apparition d'une frequence marquee sur la composante longitudinale et sur le spectre du signal de temperature. Cette modification des caracteristiques spectrales du signal de vitesse s'accompagne d'une forte diminution des fluctuations de vitesse transverse et d'un maintien du niveau des fluctuations de vitesse longitudinale. Ces resultats montrent que, si des structures ordonnees existent encore au sein de l'ecoulement reactif, leur contenu energetique est, au maximum, de l'ordre de grandeur de celui associe a la turbulence

Titre traduit

Experimental study of a confined wake developing downstream of a bluff-body: influence of the combustion on the structure of the wake

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