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

L’ÉCOULEMENT AUTOUR D’UNE PAROI MULTI-PERFORÉE
été étudiée. Dans les études disponibles, le nombre de Reynolds de l’écoulement chaud incident ne
paraît pas être déterminant. C’est ce que montre Champion (1997) pour une vraie plaque multi-perforée.
Le peu d’influence du nombre de Reynolds est également montré par Eriksen & Goldstein (1974a) dans
le cas d’une rangée de perforation : pour un nombre de Reynolds deux fois plus élevé, l’efficacité de
refroidissement n’augmente que très peu. L’intensité de turbulence de l’écoulement principal joue sur
l’efficacité de refroidissement à travers deux phénomènes : l’augmentation du mélange des jets avec
l’écoulement et l’augmentation des vitesses près de la paroi. Kadotami & Goldstein (1979) constatent,
pour une rangée de perforations et des soufflages faibles, que l’efficacité de refroidissement est plus
faible quand l’intensité de turbulence est grande, alors qu’elle augmente avec l’intensité de turbulence
pour des soufflages forts. Des résultats similaires sont retrouvés par Bons et al. (1994). Dans le premier
cas, c’est l’effet de mélange qui nuit à la qualité du refroidissement. Dans le cas à fort taux de soufflage,
c’est l’effet des fortes vitesses de l’écoulement incident près de la paroi qui est invoqué pour expliquer
le meilleur refroidissement pour des taux de turbulence importants. Toutefois, il est probable que le
véritable paramètre dans ce cas soit l’épaisseur de quantité de mouvement de la couche limite incidente
plutôt que son intensité de turbulence. Il est à noter que les caractéristiques de l’écoulement incident
vont avoir d’autant plus d’influence sur le refroidissement que l’on a un petit nombre de rangées de
perforations. Dans le cas de la multi-perforation, au bout de quelques rangées, l’écoulement principal est
un mélange de la couche limite en amont des perforations et des jets précédents. Ainsi l’essentiel des
études de leur effet porte sur des configurations à une ou deux rangées de perforations. Bogard & Thole
(2006) ont répertorié l’effet de nombreux autres paramètres, comme l’accélération ou l’effet du nombre
de Mach.
Plus rares sont les études qui prennent en compte les caractéristiques de l’écoulement froid à
l’extérieur de la chambre de combustion. A notre connaissance, elles visent essentiellement à caractériser
l’aérodynamique (Plesniak, 2006), plus que le refroidissement. Hale et al. (2000a) montre
qu’en changeant de sens l’écoulement principal froid pour une rangée de perforations courtes (L/d ≤ 3)
normales à la paroi ou inclinées à α = 35 ◦ , l’efficacité de refroidissement est modifiée. Ils relient ce
résultat à la trajectoire des jets, plus ou moins éloignée de la paroi. Toutefois, des conclusions générales
semblent extrêmement difficiles à établir, tant la sensibilité des jets à l’écoulement froid dépend de la
configuration (longueur des perforations, angles).
2.4 Caractérisation aérodynamique de l’écoulement
L’exposé des travaux sur l’efficacité de refroidissement montre que l’analyse des résultats thermiques
est indissociable de la compréhension et de la connaissance de la dynamique de l’écoulement autour de la
paroi. La trajectoire du jet, sa pénétration dans l’écoulement principal, son expansion latérale, le mélange
du jet avec l’écoulement principal, ou encore le décollement du jet en sortie de perforations, sont autant
de caractéristiques aérodynamiques qui se répercutent directement sur la température de paroi. Aussi,
il semble important de faire le point sur la connaissance de la structure dynamique de l’écoulement
autour d’une plaque multi-perforée. En outre, la construction d’un modèle pour tenir compte de la multiperforation
dans des simulations industrielles passe par la connaissance fine de l’écoulement.
En 1980, Yavuzkurt et al. soulignent que les études concernant le refroidissement par multi-
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