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

2.4 Caractérisation aérodynamique de l’écoulement
Dans tous ces travaux, l’influence de l’écoulement côté aspiration est étudiée en en changeant le sens (cocourant
ou contre-courant par rapport à l’écoulement principal côté injection). Comme pour les DSSN
(figure 2.18), le CVP est extrêmement dépendant du sens de l’écoulement côté aspiration : en fonction du
sens de l’écoulement qui entre dans les perforations, la topologie de l’écoulement dans les trous change
fortement, ce qui a un impact direct sur l’écoulement côté injection. Il existe dans le cas des trous courts
un couplage très fort entre les différentes zones de l’écoulement. Peterson & Plesniak (2002) montrent
par exemple que la présence dans les perforations d’une paire de tourbillons tournant dans un sens ou
dans l’autre pour modifier la trajectoire des jets de plus de 35%. Ces résultats ont été obtenus pour une
rangée de perforations. Ils montrent en tout cas que la connaissance de l’écoulement de multi-perforation
côté injection pour des perforations courtes passe par celle de l’écoulement à l’intérieur des perforations
et côté aspiration.
2.4.2 Structure aérodynamique de l’écoulement dans les perforations
Dans cette partie, nous nous concentrerons sur l’écoulement à l’intérieur de perforations courtes,
inclinées à environ 30 ◦ . A partir d’un certain rapport longueur sur diamètre L/d, l’écoulement oublie
son histoire pour atteindre un état d’écoulement pleinement développé en conduite. La valeur du rapport
L/d limite à partir de laquelle l’écoulement devient pleinement développé n’est pas défini, mais on peut
l’estimer au moins égal à 10. Quel que soit sa valeur exacte, les perforations utilisées en multi-perforation
sont courtes (typiquement 2 ≤ L/d ≤ 5), et l’approximation d’écoulement pleinement développé ne peut
être utilisée.
L’écoulement à l’intérieur des perforations n’a pas été très étudié. Plusieurs raisons peuvent être
avancées :
– D’un point de vue expérimental, l’accès optique à l’écoulement à l’intérieur des perforations est
difficile. De même, la taille des perforations complique l’étude,
– D’un point de vue industriel, l’écoulement à l’intérieur des perforations est contrôlé par des paramètres
qui sont le plus souvent fixés par des contraintes extérieures : taille des perforations liées
à l’épaisseur de plaque, angle des perforations déterminé par a meilleure efficacité de refroidissement
côté chaud, etc. Dans ce cas l’écoulement dans les perforations ne guide pas les choix de
conception mais n’est une conséquence des choix effectués,
– Les trous percés pour la multi-perforation ne sont pas du tout cylindriques, et peuvent présenter des
formes très irrégulières : leur taille ne permet pas la maîtrise précise de leur forme. L’écoulement
à l’intérieur en est fortement dépendant, ce qui limite la portée d’études simplifiées (expériences,
simulations).
Cependant, l’étude de l’écoulement présente deux intérêts majeurs. D’une part, il est déterminant
dans le comportement du jet débouchant côté injection. D’autre part, les transferts thermiques entre la
paroi et le jet à l’intérieur de la perforation sont pilotés par la structure du jet. Ces transferts pariétaux
peuvent représenter une part importante du refroidissement total, ne serait-ce que parce que la surface
interne est non négligeable. Leur estimation passe par la connaissance de l’écoulement à l’intérieur des
perforations.
Parmi les études montrant la topologie de l’écoulement à l’intérieur de la perforation, aucune ne
61