Etude de l'écoulement en aval d'une marche descendante confinée par différentes méthodes optiques quantitatives

Study of the flow over a 3d backward facing step by several optical quantitative methods

• Auteur / Autrice : Grégory Croisier
• Direction : Michel Stanislas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Décollement des écoulements

Hydrodynamique

Fluides, Dynamique des -- Mesure

Écoulement tridimensionnel

Résumé

Les écoulements décollés-recollés ont reçu une attention toute particulière car ils sont présents dans de nombreuses applications pratiques. Parmi eux, l'écoulement en aval d'une marche descendante a fait l'objet de nombreux travaux. Outre l'intérêt suscité par l'écoulement lui-même, il est encore un enjeu pour les méthodes numériques qui rencontrent des difficultés à prédire les grandeurs statistiques telles que la longueur de recollement. Il possède de plus une large gamme de vitesses et de fluctuations qui convient parfaitement à l'analyse des possibilités et des limitations des methodes expérimentales. On étudie dans le présent travail l'écoulement hydrodynamique en aval d'une marche descendante confinée en utilisant différentes méthodes optiques quantitatives. Les caractéristiques géométriques de la marche font que l'écoulement est uniforme en amont de celle-ci et tridimensionnel en aval. Cette étude expérimentale a deux objectifs : le premier est la caractérisation de l'écoulement en vue d'une comparaison avec des simulations numériques directes, le second est la mise en oeuvre de la vélocimétrie holographique. On se limite a deux nombres de Reynolds (basés sur la hauteur de marche) caractéristiques valant respectivement 5675 et 22230. Après quelques visualisations, on quantifie l'écoulement moyen par vélocimétrie laser à franges (vlf). On utilise la vélocimétrie par images de particules (piv) pour déterminer des cartes instantanées de vitesse et de vorticité. En réalisant un grand nombre de cartes instantanées de vitesse, on calcule des grandeurs statistiques moyennes et on les compare à celles obtenues par vlf. On analyse également des cartes de corrélation spatiale issue de la zone décollée. D'autre part, on adopte une approche holographique afin de mesurer les trois composantes de vitesse à un instant donné. Dans l'eau, on utilise un montage de Gabor dans deux directions orthogonales qui permet d'obtenir une information précise dans un volume. Dans l'air, on réalise un enregistrement holographique d'un cliché de piv afin d'en étudier la faisabilité. Cette dernière expérience est menée sur un jet en vue d'une application à l'écoulement qui nous concerne.