Tourbillon, Instabilité et Décollement
C. Béguier ; J.-L. Bousgarbiès et T. Leweke.
Cépaduès
1 - Moyens d'essais
1.1 Canal de visualisation vertical (C. B.)12
Ph.1.1 : canal hydrodynamique vertical de l'IRPHE (St Charles)
1.2 Canal hydrodynamique à veine horizontale (C. B.)14
Ph.1.2a : Canal à eau à veine horizontale de l'IRPHE (St Charles)
Ph.1.2b : Maquette de marche en incidence
1.3 Cuve à eau verticale de l'IRPHE (T. L.)16
Ph.1.3 : Cuve à tourbillons de l'IRPHE (St Charles)
2 - Aérodynamique appliquée
2.1 Éolienne Darrieus (C. B.)20
Ph.2.1 : Prototype d'éolienne Darrieus.
2.2 Aile en rotation Darrieus (C. B.)22
Ph.2.2 : Aile en rotation circulaire (lambda = omégaR/Uo = 2,15 ; Re = 20.000)
2.3 Éolienne Savonius (C. B.)24
Ph.2.3a : Tourbillons du sillage d'un Savonius
Ph.2.3b : Tourbillon de l'aube motrice
2.4 Fonctionnement de la cuiller rotative (C. B.)26
Ph.2.4a : Cuillère rotative (Reoméga = 100.000)
Ph.2.4b : Instabilité de sillage en aval d'une cuillère (Re = 1000)
2.5 Écoulement sur l'habitacle d'une voiture (C. B.)28
Ph.2.5 : Ecoulement sur l'habitacle (Re = 10.000)
2.6 Décollement sur le toit d'une voiture (C. B.)30
Ph.2.6 : Vue de la zone décollée sur le toit (Re = 2 000)
2.7 Marche en dérapage (C. B.)32
Ph.2.7a : Tourbillons en aval d'une marche en dérapage (alpha = 60° ; Re = 1 000)
Ph.2.7b : Trace des tourbillons par dépôt (alpha = 60° ; Re = 1 000)
2.8 Bulbe de bord d'attaque (C. B.)34
Ph.2.8 : Bulbe à l'emplanture d'une aile (Re = 2 000)
2.9 Écoulement pariétal sur une aile annulaire (C. B.)36
Ph.2.9 : Ecoulement pariétal sur une aile annulaire ((...) = 0,5 ; alpha = 15° ; Re = 1.000.000)
2.10 Écoulement sur un ellipsoïde aplati (J. L. B.)38
Ph.2.10 : Transition sur un ellipsoïde aplati en incidence (rapport d'axes : 3-2-1 ; alpha = 10° ; Re = 4.000.000)
2.11 Écoulement dans une centrifugeuse (J. L. B.)40
Ph.2.11a : Lignes de courant pariétales sur le disque « assiette » (d/e = 150 ; Red = 640 ; Reoméga = 8.105)
Ph.2.11.b- Détail des lignes de courant pariétales sur la région arrondie du bol (R/e = 75, Red = (...)/2piupsilon = 640, Reoméga = omégaR2/upsilon = 8.105)
3 - Aérodynamique Instationnaire
3.1 Mouvement similaire du rotor Darrieus (C. B.)44
Ph.3.1a : alpha = 0°
Ph.3.1b : alpha = 120°
Ph.3.1c : alpha = 180°
3.2 Décrochage dynamique d'une aile en tangage (C. B.)48
Ph.3.2a : Profil (NACA0018) en tangage (k = 0,55 ; Re = 10.000 ; alpham = 21°)
Ph.3.2b : Plaque plane en pilonnement (k = 0,55 ; Re = 10.000 ; alpham = 20°)
3.3 Aile en mouvement et tangage à faible Reynolds (C. B.)50
Ph.3.3a : Profil d'aile en tangage (alpham = 10°, k = 1,57 ; Re = 700)
Ph.3.3b : Profil en tangage (alpham = 10°, k = 1,57 ; Re = 1 200)
3.4 Interaction avec l'instabilité de Bénard-Kármán (C. B.)54
Ph.3.4a : Aile en tangage (Re = 1 000 ; alpha = 0° ; S/So = 1)
Ph.3.4b : Aile en tangage (Re = 1 000 ; alpha = 0° ; S/So = 2)
3.5 Sillage stationnaire d'une aile à bord de fuite biseauté (C. B.)58
Ph.3.5 : Sillage laminaire en aval d'une aile (Re = 360)
3.6 Tourbillon de bout d'aile (C. B.)60
Ph.3.6a : Vue sur l'extrados (NACA0012 ; Re = 6 000 ; alpha = 6°)
Ph.3.6b : Vue du côté intrados (NACA0012 ; Re = 6 000 ; alpha = 6°)
4 - Sillages
4.1 Instabilité de Bénard-von Kármán en aval d'un cylindre (T. L.)64
Ph.4.1 : Sillage en aval d'un barreau cylindrique (Re = 64)
4.2 Sillage d'un cylindre en rotation (C. B.)66
Ph.4.2a : (Re = 3 600 ; lambda = 0,5)
Ph.4.2b : (Re = 3 600 ; lambda = 2,5)
Ph.4.2c : (Re = 3 600 ; lambda = 6)
4.3 Cylindre soumis à une rotation alternée (C. B.)70
Ph.4.3a : (Re = 1 500 ; S/So = 1)
Ph.4.3b : (Re = 1 500 ; S/So = 3)
4.4 Sillage de deux cylindres de même diamètre en faible interaction (C. B.)72
Ph.4.4a : Sillage de deux cylindres identiques (config. : 12,24,12 ; Re = 3.000)
Ph.4.4b : Disposition en image.
Ph.4.4c : Disposition en imbrication.
4.5 Sillage d'un couple de barreaux en forte interaction (C. B.)76
Ph.4.5a : Dissymétrie à droite.
Ph.4.5b : Dissymétrie à gauche.
4.6 Sillage double dissymétrique (C. B.)78
Ph.4.6 : Sillage double dissymétrique (config : 12-6-20 ; Re = 3.000)
4.7 Sillage « lointain » en aval d'un couple de barreaux (C. B.)80
Ph.4.7 : Sillage « lointain » d'un couple de cylindres (config.diss. : 12-6-20 ; Re = 3.000)
4.8 Sillage stationnaire d'une sphère (T. L.)82
Ph.4.8a : Vue de côté.
Ph.4.8b : Vue de dessus.
4.9 Dynamique tourbillonnaire dans le sillage d'une sphère (T. L.)84
Ph.4.9a : Vue de dessus.
Ph.4.9b : Vue de côté.
Ph.4.9c : Boucle vue de dessus.
Ph.4.9d : Boucle vue de côté.
4.10 Double hélice dans le sillage d'un anneau (T. L.)84
Ph.4.10 : Double hélice tourbillonnaire. (Re = 105 ; m = 2)
5 - Jets
5.1 Jet turbulent axisymétrique (C. B.)90
Ph.5.1 : Jet turbulent de buse cylindrique (Re = 1000.000)
5.2 Jet de panache (J. L. B.)92
Ph : 5.2a : Vue générale dans le plan médian (Red = 473 ; V/U = 2,5)
Ph : 5.2.b- Coupe de l'écoulement à l'abscisse x = D en aval de l'axe du jet.
(Red = DU/nu = 473, r = V/U = 2,5)
Ph : 5.2.c- Détail du tourbillon en fer à cheval et des tourbillons annulaires (Red = DU/nu = 290, r = V/U = 1,2)
Ph : 5.2b : Vue en coupe à x/d = 10.
5.3 Impact de jets sur une paroi (J. L. B.)96
Ph. 5.3a : Impact de 3 rangées de 5 jets (Red = 5.000 ; h/d = 10 ; c/d = 10)
Ph. 5.3b : Détail de l'interaction jet-paroi.
5.4 Jets coaxiaux confluents (J. L. B.)100
Ph. 5.4a : Vue générale dans le plan médian (Rei = 1 750 ; V/U = 5,2)
Ph. 5.4b : Instabilité azimutale à x/di = 2 (n = 6) (Rei = 4 050 ; V/U = 3,9)
5.5 Jets coaxiaux confluents rotatifs (J. L. B.)102
Ph. 5.5a : Vue générale de deux jets contrarotatifs (Rei = 1 750 ; r = 5,2)
Ph. 5.5b : Jet extérieur en rotation- coupe à x/di = 3 (Rei = 2.400 ; r = 2,4)
Ph. 5.5c : Jet intérieur en rotation - coupe à x/di = 3 (Rei = 2 400 ; r = 2,4)
Ph. 5.5d : Jets corotatifs- coupe à x/di = 3 (Rei = 1 750 ; r = 2,4)
Ph. 5.5e : Jets contrarotatifs- coupe à x/di = 3 (Rei = 1 750 ; r = 2,4)
6 - Zone de Mélange et Ecoulement autour d'une Marche
6.1 Couche de mélange plane (J. L. B.)106
Ph. 6.1a : Instabilité de Kelvin-Helmholtz (V/U = 0,5)
Ph. 6.1b : Détails d'appariement et de triplement.
Ph. 6.1c : Instabilité tridimensionnelle à x = 40 cm.
6.2 Appariement de deux tourbillons corotatifs (T. L)108
Ph. 6.2a : Appariement au temps (t* = 0).
Ph. 6.2b : Appariement au temps (t* = 0,9).
Ph. 6.2c : Appariement au temps (t* = 2).
6.3 Instabilité tridimensionnelle lors de l'appariement (T. L)112
Ph. 6.3a : Vue latérale au temps (t* = 1).
Ph. 6.3b : Vue latérale à (t* = 1,5).
Ph. 6.3c : Vue en coupe à (t* = 1).
Ph. 6.3d : Vue en coupe à (t* = 1,5).
6.4 Marche descendante (C. B.)114
Ph. 6.4a : Instabilité de Kelvin-Helmholtz en aval de la marche descendante (Re = 1 000).
Ph. 6.4b : Zone décollée en aval de la marche descendante (Re = 20.000).
6.5 Écoulement sur une marche montante (C. B)116
Ph.6.5a : Décollement en amont de la marche (Re = 1.000)
Ph. 6.5b : Décollement sur la marche supérieure (Re = 20.000)
6.6 Écoulement axial dans un tourbillon au démarrage (T. L)118
Ph.6.6 : Tourbillons côniques (Re = 1 700)
6.7 Éclatement tourbillonnaire proche d'une paroi (T. L)120
Ph.6.7 : Interaction entre le tourbillon et la couche limite (Re = 1 740)
6.8 Instabilité elliptique d'une paire de tourbillons (T. L)122
Ph.6.8a : Modulation des tourbillons : vue de dessous.
Ph.6.8b : Vue de côté.
Ph.6.8c : Déformation à un temps ultérieur.