La technique du film de savon en mécanique des fluides et les corps non profilés

Abstract

L'objectif principal est de montrer que la technique du film de savon peut permettre la validation de simulations numériques bidimensionnelles. Pour ce faire, l'écoulement autour de rectangles d'allongement de rapport longueur sur hauteur variant de 3 à 9 est étudié pour un nombre de Reynolds aux alentours de 450. Les fréquences d'émissions tourbillonnaires et les visualisations permettent de comparer les détails de la dynamique d'écoulement du film de savon aux résultats numériques obtenus. Les calculs numériques ont été effectués à l'aide du logiciel commercial PowerFLOW développé par la compagnie Exa. La méthode numérique a été validée à l'aide de résultats obtenus dans la littérature, Le logiciel PowerFLOW utilise une méthode dérivée des réseaux de gaz alors que les résultats de la littérature sont obtenus à partir de méthodes de différences finies et, de ces deux approches très différentes, de bonnes concordances ont été obtenues. Il s'avère qu'une attention particulière doit être apportée à la dimension des rectangles employés dans le film de savon. Pour des rectangles de trop grande dimension, l'effet de l'air de chaque côté du film de savon n'est plus négligeable et la similitude avec les équations de Navier-Stokes est brisée. On doit également éliminer les ménisques autour des objets pour permettre de bien visualiser la formation de tourbillons sur les faces latérales du rectangle, tourbillons qui dictent les caractéristiques globales de l'écoulement.