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

2.4 Caractérisation aérodynamique de l’écoulement
perforation et plus généralement par film d’air sont essentiellement consacrées à la caractérisation
thermique de la paroi. Pourtant, les travaux visant à la détermination de modèles pour l’efficacité de
refroidissement s’appuient en partie sur la connaissance de la dynamique de l’écoulement, comme dans
Crawford et al. (1980b), ou expliquent les limites des corrélations proposées par la non prise en compte
de certains phénomènes (interaction entre jets, décollement des jets en sortie de perforation). Sous
l’impulsion des motoristes, de nouvelles campagnes de mesures ont été lancées plus récemment. Des
mesures d’écoulement sur des échantillons réels sont réalisées (Champion, 1997; Rouvreau, 2001) ou
à l’échelle 10, à froid, (Gustafsson, 2001; Miron, 2005; Most, 2007; Most et al., 2007; Scrittore et al.,
2007). Les mesures dites à l’échelle 10 sont effectuées sur des plaques perforées dont le diamètre des
trous est 10 fois le diamètre réel (typiquement 5 mm au lieu de 0.5). Dans ce type d’expériences, le
nombre de Reynolds dans le trou est conservé en divisant les vitesses par 10. Ces mesures permettent
une caractérisation plus fine de l’écoulement qui, à taille réelle n’est pas accessible avec les moyens de
mesures disponibles. C’est de ce type de travaux que proviennent les mesures qui ont permis de connaître
la structure aérodynamique de l’écoulement (Yavuzkurt et al., 1980a; Gustafsson, 2001; Miron, 2005;
Scrittore et al., 2007). L’écoulement est alors isotherme (les jets débouchent dans un écoulement à même
température) ou très faiblement anisothermes (Scrittore et al., 2007). Des visualisations du film ou des
mesures de concentration sont également disponibles dans LeBrocq et al. (1973); Martiny et al. (1995);
Champion (1997); Rouvreau (2001); Champion & Rouvreau (2002).
Les caractéristiques aérodynamiques de l’écoulement dépendent fortement des paramètres étudiés.
Nous allons ici nous focaliser sur la configuration de film par multi-perforation dont les caractéristiques
correspondent à celles utilisées pour le refroidissement des parois des chambres de combustion (tableau
2.1) :
– La paroi est perforée de nombreuses rangées comportant de nombreuses perforations, disposées en
quinconce,
– Les perforations sont inclinées par rapport à la paroi avec un angle de α = 30 ◦ environ et β = 0 ◦
(nous ne traitons pas de la dilution giratoire ; pour des études traitant de ce sujet, voir Kaszeta
(1998) ou Michel et al. (2007)),
– Les espacements entre perforations correspondent aux recommandations énoncées plus haut (typiquement
inférieurs à 7-8 diamètres),
– Les taux de soufflage sont importants (au moins 1), ce qui provoque un décollement des jets à leur
sortie des perforations,
– L’épaisseur de plaque est petite (de l’ordre de 1 ou 2 diamètres),
– Un écoulement côté froid existe, contrairement au refroidissement d’aubes de turbines dans lequel
les perforations aspirent de l’air dans un écoulement au repos. Notons que seul Miron (2005) donne
des mesures aérodynamique de l’écoulement de multi-perforation en présence d’un écoulement
côté froid. Toutefois, seul le côté injection est considéré pour les mesures.
Notons d’ores et déjà qu’étant donné le manque d’études correspondant parfaitement à la description
ci-dessus, nous utiliserons également des études proches, pour lesquelles de nombreuses caractéristiques
seront communes.
Les caractéristiques très générales du film de refroidissement ont déjà été décrites. Dans cette partie,
nous nous attacherons à détailler la structure fine de l’écoulement autour d’une paroi perforée. Nous
commencerons par le côté injection de la plaque.
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