Thèse soutenue

Aérodynamique de configurations de jets impactants appliquées au refroidissement de parois

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Auteur / Autrice : Anthony Bernard
Direction : Jean-Louis Bousgarbiès
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique des fluides et aérodynamique
Date : Soutenance en 1997
Etablissement(s) : Poitiers

Résumé

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L'etude concerne la description de l'ecoulement du a plusieurs jets impactant une paroi plane. Les configurations analysees (impacts concentre ou reparti, colliers a douche) se rencontrent dans les problemes de refroidissement des aubes de turbines. Des visualisations de l'ecoulement parietal par la methode des enduits et des tomographies laser ont revele le caractere cellulaire de l'ecoulement. L'interaction entre les jets de paroi des impacts provoque des decollements qui donnent naissance a des structures tourbillonnaires contra-rotatives. Celles-ci entourent chaque impact et generent sur la surface impactee un reseau de lignes de decollement et de recollement. La determination du coefficient de pression parietale (impact reparti) a montre que les lignes de recollement correspondaient a des maximums secondaires de pression et les maximums principaux au centre des impacts. Le niveau de pression qui depend du nombre de reynolds, diminue par paliers lorsqu'on passe d'une rangee d'impacts a sa suivante. Les mesures de vitesse par l. D. A. (impact reparti) ont precise l'allure de l'ecoulement dans deux plans perpendiculaires. Ces resultats et ceux des visualisations permettent de proposer un schema d'ecoulement valable egalement pour les configurations d'impact concentre. L'enroulement principal entourant l'amont des jets s'epanouit sur les cotes suivant la normale a la surface impactee. Cet effet fontaine provoque un retour du fluide de l'impact vers le sillage de l'orifice d'injection dont il est issu. Les tourbillons secondaires qui sont a l'origine des lignes de recollement alimentent des regions de la paroi ou le coefficient de transfert de chaleur s'avere etre faible. Pour les premiers rangs d'impacts ces zones ont la forme de bulles constitues de deux enroulements contra-rotatifs d'axe perpendiculaire a la paroi. Un autre trait essentiel de l'ecoulement etudie est son caractere fortement instable revele par les mesures l. D. A. Et par les tomographies laser.