Etude expérimentale du sillage d'un barreau cylindrique se développant dans une couche de mélange plane turbulente

Experimental study of the wake of a circular cylinder embedded in a turbulent plane mixing layer

• Auteur / Autrice : Dominique Heitz
• Direction : Jean-Paul Bonnet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Poitiers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écoulement tridimensionnel

Spectroscopie

Écoulement -- Visualisation

Anémomètres à fil chaud

Résumé

On presente une etude de l'ecoulement a l'aval d'un barreau cylindrique plonge perpendiculairement a et dans une couche de melange plane turbulente. On souhaite, dans le cas particulier de ce cisaillement dynamique croise, definir l'organisation tridimensionnelle qui en resulte et en comprendre les mecanismes. Cette etude est menee principalement a l'aide de mesures effectuees par anemometrie a 4 fil chauds. La gamme de reynolds concernee (re compris entre 6 000 et 9 000 de part et d'autre de la couche de melange) est celle pour laquelle la transition laminaire-turbulent au niveau des couches cisaillees remonte vers le cylindre. On s'interesse dans un premier temps aux grandeurs moyennes de l'ecoulement. On met alors en evidence le fait que cet ecoulement peut etre considere comme un sillage de cylindre perturbe par une couche de melange plane. En effet un certain nombre de modifications des caracteristiques du sillage apparaissent. En particulier a l'aval proche du barreau ou la longueur de la zone de formation des tourbillons, le cfficient de pression de culot et le nombre de strouhal ont une evolution a priori singuliere. On constate notamment une reduction significative de la trainee du cote haute-vitesse de la couche de melange. Ce comportement se traduit par un ecoulement secondaire qui prend majoritairement place de la basse-vers la haute-vitesse de la couche de melange. L'analyse spectrale apporte des informations sur l'organisation dynamique de l'ecoulement. Les singularitees mises en evidence derriere le barreau ont une traduction spectrale plus en aval dans le sillage. Celui-ci est scinde en deux cellules de frequence constante : une situee du cote basse-vitesse de la couche de melange et l'autre situee du cote haute-vitesse, cote dans lequel une interaction entre le sillage et la couche de melange existe. On montre que cette structuration de l'ecoulement est confirmee egalement par la reorganisation du tenseur de reynolds.