Etude numérique des phénomènes instationnaires pariétaux créés par des barreaux rectangulaires en couche limite laminaire

Numerical study of the unsteady phenomena at the wall arising from rectangular bars inside laminar boundary layer

• Auteur / Autrice : Mohamed Rabih Kattan
• Direction : Bernard Eugène Forestier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale de mécanique, physique & modélisation (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université d'Aix-Marseille II. Faculté des sciences (1969-2011)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Couche limite

Tourbillons (mécanique des fluides)

Écoulement laminaire

Résumé

L'etude numerique de l'ecoulement laminaire instationnaire autour d'un ou deux barreaux rectangulaires de rapport d'aspect 3 disposes en tandem est etudie par voie numerique dans le cas d'un ecoulement uniforme puis d'une couche limite developpee sur une paroi rigide. La modelisation considere les equations bidimensionnelles de navier-stokes et une technique de volumes finis (code phoenix). Pour la configuration ou les barreaux sont places dans un ecoulement uniforme, le detachement tourbillonnaire a l'aval des barreaux est discute en fonction du nombre de reynolds. Le calcul numerique confirme pour le cas d'un barreau seul aux nombres de reynolds r#e=3000 et 10000 (base sur la longueur d du barreau) l'existence de deux frequences, revelees par les approches experimentales, pour la portance instationnaire du barreau. Pour le cas en tandem, l'analyse frequentielle de la portance du barreau aval ne montre qu'une seule frequence. Lorsque les barreaux sont places en couche limite, les phenomenes recirculatoires instationnaires parietaux a l'aval des barreaux ont ete clarifies notamment pour le cas en tandem pour les espacements 2d, 3d, 4d et 5d. La couche de cisaillement decolle de la paroi et une longue bulle de recirculation est formee a l'aval. Cette bulle delivre ensuite des tourbillons a tres grande echelle dans une bande de frequence assez grande qui balayent la paroi tres loin a l'aval. La reduction relative moyenne de frottement calculee sur une distance de 30d a l'aval d'un barreau seul est de 40%, cette reduction est de 130% pour un espacement entre les barreaux egal a 4d dans le cas du tandem. La creation de vorticite est accrue en tandem due a la portance moyenne negative sur le barreau aval et a la bonne relation de phase entre les portances des deux barreaux