Confrontation modélisation-expérience dans l'étude de l'interaction entre une couche limite et
une encoche
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A. Rambert, A. Elcafsi, A. Choisier et P. Gougat
Figure
Objet
L'approche expérimentale de l'interaction entre une couche limite et une cavité a été
développée à l'aide de deux métrologies optiques: la vélocimétrie laser Doppler (LDV) et
la vélocimétrie par images de particules (PIV). Les conditions expérimentales ont été
définies et contrôlées à l'amont de la cavité. L'accent a été mis dans cette
présentation sur le profil des vitesses en aval de la cavité afin de montrer la perturbation de
l'écoulement moyen par l'échappement tourbillonnaire. La vélocimétrie Doppler a été
utilisée dans la région en aval de la cavité pour quantifier les mesures de fréquence
d'échappement tourbillonnaire et les comparer aux résultats d'une simulation numérique
réalisée dans la même configuration géométrique.
Description
Nous avons établi expérimentalement en amont d'une cavité une couche limite laminaire de plaque
plane (figure 1).
Une mesure de profil de vitesses en aval de l'encoche (x=360 mm) met en évidence un écart notable par
rapport au profil laminaire initial. Une analyse spectrale du signal fil chaud dans cette région de
l'écoulement montre que les fluctuations de vitesses sont inférieures à 200 Hz. L'écoulement est
laminaire perturbé, le régime turbulent n'est pas atteint.
Résultats et perspectives
Une visualisation réalisée à l'aide d'une caméra CCD dans la zone d'échappement (figure 2)
met en évidence des tourbillons, ainsi que leur déplacement. L'intervalle de temps entre les deux images
est de 500 
s.
A défaut de comparaison quantitative des structures tourbillonnaires obtenues dans les résultats
numériques et expérimentaux, nous avons caractérisé par vélocimétrie laser (LDV)
l'échappement tourbillonnaire par des mesures locales de vitesses dans la zone d'interaction. Ces mesures
permettent d'obtenir la vitesse moyenne et les fluctuations de l'écoulement. Une analyse spectrale des
fluctuations de la vitesse a été réalisée dans la zone d'échappement au point x=310mm y=75
mm. La fonction d'autocorrélation du signal de vitesse et la densité d'énergie en fonction de la
fréquence sont présentées sur la figure 3. Une fréquence caractéristique d'environ 15 Hz a
été mise en évidence.
L'évolution de la vitesse dans le temps obtenue numériquement dans ce point est
présentée sur la Figure 4a. L'analyse spectrale de ce signal est présentée sur la Figure 4b. Nous
identifions une zone de basses fréquences (<4 Hz) et une zone caractérisée par une fréquence
d'environ 17 Hz. On observe la bonne concordance entre les résultats numériques et expérimentaux.
Références
A. Rambert "Etude de l'interaction
particules-écoulement", Thèse Paris XI 1998.
