Etude et analyse expérimentales des divers régimes d'écoulement en cavités rectangulaires

Other literature type French OPEN
Estève Bonnet, Marie-Josephe (2001)
  • Subject: Cavité | Couche cisaillée | LDV | PIV | Détachement tourbillonnaire | Coefficient d’échange convectif, Fluent | 532

La cavité rectangulaire est une géométrie simple qui engendre un écoulement fortement complexe directement lié au rapport d’allongement L/D. Suivant la longueur de la cavité, l’écoulement peut en effet présenter une, deux voire même plusieurs zones recirculées. La mise en place de ces mécanismes dynamiques jouant un rôle premier au niveau des échanges thermiques ou de l’apparition de phénomènes acoustiques, l’étude de la transition d’un écoulement monocellulaire à un écoulement bicellulaire est riche d’enseignements. Ces travaux ont pour objectif d’obtenir une caractérisation complète des différents régimes d’écoulements pouvant se mettre en place au sein d’une cavité rectangulaire et d’analyser les mécanismes de mise en place des zones recirculées inhérents à chaque régime. L’influence du rapport d’allongement L/D à ce niveau est particulièrement observée. Afin d’accéder aux données spécifiques de l’écoulement pour les différentes configurations, de multiples techniques de mesure sont utilisées à chaque stade de la caractérisation. La vélocimétrie laser à effet Doppler (LDV) et la vélocimétrie par images de particules (PIV) permettent, entre autres, d’obtenir une représentation globale moyenne et instantanée de l’écoulement ainsi qu’une analyse plus fine au niveau instationnaire des détachements tourbillonnaires et de l’évolution des structures cohérentes issues de la couche cisaillée. A cette analyse expérimentale s’ajoute une détermination des paramètres numériques nécessaires à l’obtention des simulations correctes du champs de vitesse moyennes pour de telles configurations. L’ensemble de ces résultats permet d’obtenir une base de données conséquente utilisable pour la validation de codes de calcul couramment mis en défaut dans ce type de configuration. The rectangular cavity is a simple geometry giving rise to a strongly complex flow field. Its flow is directly connected to the extension ration L/D: in function of the cavity length, one or more recirculation zones could be generated. These dynamic mechanisms played an important role in parietal exchanges and acoustic phenomena generation. These studies aim to obtain a complete characterisation of different flow patterns and to provide insight on the extension ratio role in the flow behaviour evolution. In order to access specific flow field data for each configurations study, different experimental techniques are used at each step of the characterisation. Laser Doppler Velocimetry (LDV) and Particle Image Velocimetry (PIV) give rise to a global representation of mean and unsteady velocity. The unsteady analysis of shedding vortices and the coherent structures from the shear layer are also studied for the different configurations of cavity. Obtained result enable to create a important data base used for the validation of numerical simulation usually put on the wrong track in these kind of configuration.
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