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L’ÉCOULEMENT AUTOUR D’UNE PAROI MULTI-PERFORÉE Les travaux relatifs à la structure des jets transverses inclinés sont beaucoup moins nombreux, leur structure est donc moins bien connue. Dans le cas de la multi-perforation, peu d’auteurs ont cherché à identifier les structures tourbillonnaires de l’écoulement. A l’aide de mesures par Anémométrie Laser Doppler dans les trois directions, Gustafsson (2001) a caractérisé le champ de vitesse du côté injection d’une plaque multi-perforée échelle 10. Les mesures de vitesse ont été effectuées au niveau de la troisième rangée de perforations. De nombreuses données sont disponibles dans cette thèse : vitesses moyennes, fluctuantes, moments d’ordre 2, vorticité. Il serait fastidieux et inutile de rappeler ici tous les détails des résultats obtenus, mais une partie importante de ce travail consiste à caractériser la topologie de l’écoulement. Gustafsson (2001) montre la présence de deux types de structures (figure 2.19) présentes dans le champ moyen : une paire de tourbillons contrarotatifs dirigés dans la direction de l’écoulement et deux autres tourbillons, situés juste en aval du jet, les DSSN. Les tourbillons contrarotatifs orientés FIG. 2.19 - Mesures au niveau de la troisième rangée d’une plaque multi-perforée : structure de l’écoulement. Gauche : tubes de courant coloriés par le module de vitesse. Droite : schéma d’interprétation. D’après Gustafsson (2001). dans la direction longitudinale forment la structure la plus importante du sillage, le CVP. Dans le cas de Gustafsson (2001), ils naissent au niveau des bords latéraux du trou (et non par déformation du jet dans le sillage lointain) et passent ensuite sous le jet. Ces tourbillons expliquent la structure du sillage du jet : les vitesses verticales négatives à l’extérieur et maximales sous le jet. Les travaux de Gustafsson (2001), qui sont les seuls à traiter de la topologie de l’écoulement de jet transverse dans le cas de la multi-perforation, ont permis de détecter deux structures présentes dans le champ moyen. D’autres informations sur la structure du jet incliné peuvent être trouvées dans les études sur les jets isolés ou faisant partie d’une rangée de perforations. Il n’existe cependant aucune garantie que ces structures soient présentes dans le cas de la multi-perforation. Dans ses simulations aux grandes échelles d’une rangée de jets inclinés à 35 ◦ , Peet (2006) observe la présence d’un tourbillon en fer à cheval. Dans le cas du jet incliné, le gradient de pression adverse responsable du décollement de l’écoulement incident est toutefois moins important que dans le cas du jet normal. C’est ce qui peut expliquer son absence chez Gustafsson (2001), ou même dans d’autres SGE d’une rangée de jets, comme celles de Tyagi & Acharya (2003). Peet (2006) montre également que le CVP se forme sur les bords latéraux du jet, puis se rapproche et passent sous le jet, comme le montre la figure 2.20. 58
2.4 Caractérisation aérodynamique de l’écoulement FIG. 2.20 - Série de plan normaux à la direction de l’écoulement (x constant). Isolignes de module de vitesse moyenne et lignes de courant en aval du jet (du gauche à droite puis de haut en bas). Cas d’un jet transverse incliné isolé, d’après Peet (2006). Tyagi & Acharya (2003) s’attachent à identifier la structure instationnaire du jet à l’aide de la SGE. Ils observent un fort détachement tourbillonnaire dans la couche de cisaillement de la frontière aval du jet. En traçant un critère de détection des structures tourbillonnaires, ils font apparaître dans le champ instantané des tourbillons en forme d’épingles à cheveux (hairpin structures), qui leur permettent d’expliquer 59
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