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L’ÉCOULEMENT AUTOUR D’UNE PAROI MULTI-PERFORÉE
toute la structure du sillage : pour Tyagi & Acharya (2003), le CVP, les tourbillons de la couche cisaillée,
et les structures de sillage instationnaires verticales ne sont qu’une série de hairpin structures se formant
régulièrement dans l’écoulement (voir figure 2.21). Toutefois, cette hypothèse n’a jamais été confirmée,
et la formation ou non de hairpin structures dépend très certainement de nombreux paramètres. En outre
le maillage utilisé est relativement grossier (seulement 10 points dans le diamètre du jet pour un nombre
de Reynolds de 22 000), ce qui rend discutable la qualité de la simulation.
FIG. 2.21 - Visualisation des structures dites en épingle à cheveux (hairpin) dans les SGE de Tyagi & Acharya
(2003), par tracé du laplacien de la pression. Les surfaces rouge et bleu sont des isosurfaces de vorticité dans la
direction longitudinale représentant les deux tourbillons contrarotatifs du CVP.
La compréhension de la structure tourbillonnaire ne constitue pas qu’une distraction pour mécaniciens
des fluides. Les structures les plus importantes ont un impact direct sur l’efficacité du dispositif. Comme
signalé plus haut, le mélange du jet avec l’écoulement principal est fortement dépendant du CVP. De
même, de nombreux auteurs ont montré l’impact négatif du CVP sur l’efficacité de refroidissement. Le
CVP agit de plusieurs manières défavorables au refroidissement :
– En augmentant le mélange, le CVP réduit l’efficacité de refroidissement, l’air proche paroi étant
moins frais,
– Le CVP se situe sous le jet, et engendre de fortes vitesse verticales sous le jet. Il pousse le jet loin de
la paroi et augmente sa pénétration dans l’écoulement principal, au détriment du refroidissement,
– Un CVP fort maintient un jet concentré. L’expansion latérale du jet est alors faible.
Nasir, Acharya & Ekkad (2003) cherchent par exemple à améliorer l’efficacité de refroidissement en
plaçant à la sortie des perforations des petits obstacles qui créent des tourbillons qui tournent dans le
sens opposé au CVP : l’effet de ce dernier est réduit, ce qui améliore l’efficacité de refroidissement.
L’équipe de M. W. Plesniak, à l’Université de Purdue, West Lafayette, Indiana, a publié de nombreux
travaux sur les jets transverses, synthétisés par Plesniak (2006). Ils montrent une efficacité de refroidissement
améliorée dans le cas de jets présentant un faible CVP (Peterson & Plesniak, 2002). Ces études
se concentrent sur les cas de perforations courtes normales à la paroi (Brundage et al., 1999; Hale et al.,
2000a,b; Peterson & Plesniak, 2002, 2004a,b) ou inclinées (Brundage et al., 1999; Hale et al., 2000a).
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