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L’ÉCOULEMENT AUTOUR D’UNE PAROI MULTI-PERFORÉE
Les deux approches ne sont que deux façons de mesurer la même chose. En pratique, quelle que soit
l’approche, les résultats sont le plus souvent présentés en termes d’efficacité de refroidissement plutôt
qu’en termes de flux de chaleur : il est en effet plus aisé d’avoir accès à des températures plutôt qu’à
des flux. Les études sur la multi-perforation cherchent donc à faire ressortir quels sont les paramètres ou
les comportements qui maximisent l’efficacité de refroidissement, qu’elle soit adiabatique ou effective.
Dans la suite de cette partie, nous allons détailler l’influence des nombreux paramètres qui caractérisent
la multi-perforation sur la qualité du refroidissement. Nous utiliserons la notion d’efficacité en général,
sans distinction pour les approches adiabatique ou effective.
L’efficacité du refroidissement est contrôlée par de nombreux paramètres, géométriques et
aérodynamiques. Même sans connaître dans le détail les influences de chaque paramètre sur l’efficacité
de refroidissement, quelques idées simples permettent de concevoir a priori un système de
refroidissement qui fonctionnerait de manière satisfaisante :
– 1. Le refroidissement doit être le plus homogène possible. Cette contrainte n’est pas facile à satisfaire,
la multi-perforation étant par principe discrète donc non-homogène,
– 2. Les jets issus des perforations ne doivent pas se mélanger avec l’écoulement chaud incident.
Tout ce qui va dans le sens d’une plus grande pénétration des jets dans la chambre de combustion
détériore la qualité du refroidissement,
– 3. Les contraintes mécaniques sont limitantes,
– 4. La perte de charge à travers les perforations ne doit pas être trop importante,
Dans cette partie, nous allons établir la dépendance de la qualité du refroidissement induit par la multiperforation
aux différents paramètres qui la caractérisent. Comme précisé plus haut, ces paramètres sont
de deux types : les paramètres géométriques et les paramètres aérodynamiques (voir figures 2.5 et 2.6).
Influence des paramètres géométriques sur la qualité du refroidissement par multi-perforation
Les premières études sur le refroidissement par multi-perforation ont lieu au début des années 1970.
Elles permettent de comprendre l’influence des paramètres caractéristiques de la multi-perforation sur
son efficacité. Tout d’abord, l’efficacité augmente avec le nombre de rangées. Ce résultat sera visible
dans toutes les études.
Metzger, Takeuchi & Kuenstler (1973) s’intéressent à l’effet de l’arrangement des perforations sur
l’efficacité de refroidissement et sur les coefficients de transferts de chaleur à la paroi, pour une plaque
où X/d = 4.8 et Z/d = 4.8. Plusieurs conclusions peuvent être tirées de cette étude : tout d’abord,
l’approche consistant à utiliser les coefficients de transfert de chaleur d’une plaque sans injection pour
caractériser les transferts en présence d’injection semble mise à mal. L’injection d’air a une influence
directe sur les transferts de chaleur à la paroi, et pas seulement sur la température du fluide avec lequel
la paroi échange de la chaleur. D’autre part, une répartition des dix rangées de perforations considérées
en quinconce plutôt qu’en ligne permet d’augmenter sensiblement l’efficacité moyenne de refroidissement,
au moins pour les faibles rapports de vitesse étudiés (0.1 et 0.2). En utilisant un modèle simple
de superposition, ils utilisent les résultats de refroidissement obtenus pour une perforation par Goldstein
et al. (1968), en attribuant à chaque perforation une zone d’influence. Ils montrent ainsi que la zone
d’influence des perforations est plus petite en ligne, ce qui limite leur effet en aval. LeBrocq, Laun-
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