these simulation numerique et modelisation de l'ecoulement autour ...

2.3 La multi-perforation : aspects thermiques
l’effet de la conicité, comme dans celle de Most (2007) à Turbomeca (voir l’étude de l’influence de
la conicité sur la trajectoire des jets par Most & Bruel, 2007). Dans notre étude, les perforations sont
considérées comme étant parfaitement cylindriques.
Influence des paramètres aérodynamiques sur la qualité du refroidissement par multi-perforation
Les paramètres les plus caractéristiques de l’écoulement côté chaud sont les paramètres d’injection :
le taux de soufflage τ 1 (équation 2.2) et le rapport des flux de quantité de mouvement τ 2 (équation 2.3).
Dans tous les travaux consacrés à la multi-perforation ou au refroidissement par film, la dépendance
du refroidissement à ces paramètres d’injection, et surtout au taux de soufflage, est étudiée. Tous les
auteurs constatent l’existence d’un taux de soufflage optimal, qui dépend de la configuration. Ainsi,
pour un petit nombre de rangées (typiquement, moins de 7), c’est plutôt un taux de soufflage faible,
de l’ordre de 0.5, qui donne un refroidissement optimal (Martiny et al., 1995). C’est ce que constatent
aussi Goldstein et al. (1968) pour un trou isolé. Les différents auteurs constatent une amélioration de la
qualité du refroidissement jusqu’à τ 1 = 0.5, puis une chute au-delà. Ils interprètent ce résultat comme
étant dû au décollement du jet à la sortie des perforations : au-delà de τ 1 = 0.5, les jets sont trop forts
pour rester attachés à la paroi. Ils pénètrent plus dans l’écoulement principal, où ils sont mélangés sans
parvenir à refroidir la paroi. Toutefois, ce résultat n’est pas universel. Dans une configuration avec plus de
rangées, Mayle & Camarata (1975) constatent que le refroidissement optimal est obtenu pour un taux de
soufflage d’environ 1.5 après une quinzaine de rangées. Alors que l’efficacité de refroidissement stagne
avec le nombre de rangées pour τ 1 = 0.5, elle continue d’augmenter pour des taux de soufflage plus
importants. A des taux de soufflage faibles, le film de protection à la paroi n’est que l’empilement de
jets successifs, ce qui explique la stagnation d’efficacité observée après quelques rangées. Des taux de
soufflage importants semblent former des films de refroidissement plus robustes. Ainsi, les résultats de
Mayle & Camarata (1975) montrent que la différence entre l’efficacité de refroidissement à la fin de la
zone perforée et 70d en aval est beaucoup moins importante à τ 1 = 2 qu’à τ 1 = 1.5. De manière générale,
on constate que la valeur du taux de soufflage optimal augmente avec le nombre de rangées. Ainsi, pour
son échantillon de 34 rangées, Rouvreau (2001) constate de très bonnes efficacités de refroidissement
pour des taux de soufflage élevés, jusqu’à 5.5.
L’influence du rapport des flux de quantité de mouvement τ 2 a rarement été étudiée indépendamment
de τ 1 . Rouvreau (2001) montre que pour une plaque de 34 rangées, à τ 1 constant, l’efficacité de refroidissement
diminue quand τ 2 augmente. Ce résultat peut être également interprété en termes de rapport
de densité puisque :
ρ 2
= τ 1 2
(2.9)
ρ 1 τ 2
Rouvreau (2001) retrouve ainsi les tendances observées pour une rangée de perforations par Sinha, Bogard
& Crawford (1991), qui montrent qu’à taux de soufflage égal à 1, l’efficacité de refroidissement
augmente avec le rapport des densités. Au final, les données disponibles dans la littérature tendent à
prouver qu’il n’y a pas de paramètre aérodynamique d’injection qui permette de décrire complètement
l’écoulement indépendamment des autres, dans toutes les situations.
L’influence des autres caractéristiques de l’écoulement principal chaud sur le refroidissement a aussi
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