Vortex Generators Application to Separated Flows Control

• Auteur / Autrice : Thomas Duriez
• Direction : José Eduardo Wesfreid
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dynamique des fluides
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vélocimétrie par images de particules

Tourbillons (mécanique des fluides)

Reynolds, Nombre de

Dynamique des fluides

Résumé

L'étude présentée dans cette thèse expérimentale propose de fournir une méthodologie et des outils à même de faciliter l'emploi de générateurs de vortex afin de contrôler un écoulement décollé, et d'en éprouver l'efficacité sur l'écoulement au dessus d'une rampe descendante. Une première partie est consacrée à l'étude de l'écoulement sur une rampe descendante sur une gamme étendue de nombres de Reynolds au moyen de visualisations et de l'emploi de la Vélocimétrie par Images de Particules. Les transitions, la longueur de recirculation et les fréquences présentes dans l'écoulement ont été mesurées. Une seconde partie est dédiée à l'étude de l'interaction des générateurs de vortex avec une couche limite de plaque plane en fonction de leur configuration et du nombre de Reynolds. Cette étude, portée sur l'effet moyen des générateurs de vortex grâce aux non linéarités de l'écoulement à travers le mode zéro, et sur le mode harmonique de l'écoulement introduisant des stries de basses et hautes vitesses, a permis de construire des outils d'évaluation de l'effet de générateurs de vortex indépendamment de l'écoulement étudié. Dans la dernière partie, les générateurs de vortex sont employés pour contrôler l'écoulement sur la rampe descendante. Les résultats observés permettent de corréler les mesures faites sur les générateurs de vortex et l'état dans lequel est placé l'écoulement sous l'influence du contrôle.

The study presented in this thesis proposes to provide experimental methodology and tools to facilitate the use of vortex generators to control separated flow. Their effectiveness is then tested the flow over a slightly contoured descending ramp. The first part is devoted to the study of the flow over a descending ramp on a wide range of Reynolds numbers using flow visualisations and Particle Image Velocimetry. Transitions, recirculation length and flow frequencies were measured. A second part is dedicated to the study of the interaction of vortex generators with a flat plate boundary layer depending on their configuration and the Reynolds number. This study, focused on the average effect of vortex generators with non-linearities of the flow through the zeroth mode and the harmonic flow introducing streaks of low and high speeds, has helped to build tools for evaluating the effect of vortex generators independently of the flow to be controlled. In the last part, the vortex generators are used to control the flow on the descending ramp. The results can correlate measurements on the vortex generators and the state in which the flow is placed under the influence of control.