Experimental study of a pulsating round impinging jet

par Jiri Vejrazka

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides et transferts

Sous la direction de Philippe Marty et de Václav Sobolík.

Soutenue en 2002

à Grenoble INPG .

mots clés

Résumé

En vue d'améliorer les transferts de chaleur entre un fluide et une paroi, on étudie la possibilité de contrôler les structures tourbillonnaires d'un jet circulaire impactant par application d'une excitation acoustique. On mesure pour cela les champs de vitesse et de température ainsi que les profils instantanés de pression et de la valeur locale du coefficient d'échange thermique. Les résultats montrent que les tourbillons, qui se forment dans la couche cisaillée du jet, provoquent une séparation de l'écoulement, qui n'est pas favorable au transfert thermique entre le fluide et la paroi. On observe qu'une petite modulation de la vitesse du jet influence fortement la création des tourbillons. Pour certaines valeurs de la fréquence de modulation, on observe que la circulation des tourbillons diminue et, en conséquence, empêche la séparation de l'écoulement à la paroi. On montre ainsi que le coefficient d'échange peut être influencé par les modulations de vitesse appliquée au jet.

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Titre traduit

Étude expérimentale d'un jet circulaire impactant pulsant

Résumé

The vortex structures in an impinging round jet and the possibility of their control by imposing small jet pulsations are studied. The jet flow is investigated by measurements of the velocity field, of the temperature field, of the instantaneous wall pressure profiles and of the local values of heat transfer coefficient at the wall. The results show that the primary vortices, which roll-up in the jet shear layer, induce an unsteady flow separation at the wall, prohibiting the heat transfer between the wall and the fluid jet. It is found that the vortex roll-up can be controlled by adding small amplitude modulation of the nozzle exit velocity. A certain modulation frequency is able to decrease the vortex circulation and hence to prevent the unsteady separation of the flow. The local heat transfer coefficient can be thus influenced by application of these velocity modulations.