Contribution à la compréhension de l'écoulement autour des corps prismatiques à section rectangulaire

Abstract

L'étude porte sur l'écoulement d'un fluide autour des structures bidimensionnelles à section rectangulaire et sur la nature du sillage lié à ces structures. Les variables d'intérêt sont les fréquences et l'énergie de ces sillages, variables choisies dans le but d'identifier le mécanisme de leur formation. Toutes les mesures présentées correspondent à des moyennes temporelles. Elles ont été prises en écoulements peu turbulents et turbulents. L'étude a permis principalement d'établir: 1. l'influence du rapport géométrique H/D (H et D étant les côtés de la section parallèle et perpendiculaire respectivement à la direction de l'écoulement) à partir des mesures de pressions et de vitesses sur la nature périodique du sillage et de son niveau énergétique de même que sur la forme incurvée de la couche limite séparée; 2. l'influence de premier ordre des perturbations établies dans l'écoulement moyen à l'aide des grilles de turbulence et l'influence de second ordre de l'échelle longitudinale de turbulence; 3. l'influence du nombre de Reynolds considérée très faible pour une valeur de ce dernier dépassant 10 à la 5; 4. l'effet de la variation de l'angle d'incidence sur les champs de pressions et de vitesses moyennes; 5. la détermination d'une zone de production tourbillonnaire en arrière de chaque section, zone caractérisée par une fréquence dominante supérieure à celle de Strouhal; l'analyse montre aussi que dans la zone d'écoulement cisaillé (shear layer) apparaissent les premiers harmoniques des instabilités sous forme d'une perturbation venant se greffer sur les périodes instables de la fréquence fondamentale. On signale que les pressions pariétales ont été mesurées en écoulement peu turbulent pour sept (7) : modèles soient H/D = 0,5, 0,6, 0,8, 1,0, 1,5, 2,0 et 3,0 tandis qu'en écoulements turbulents, les pressions pariétales et vitesses ont été mesurées dans le cas de cinq modèles soient H/D =0,5, 0,6, 1,0, 1,5 et 3,0. Une analyse des signaux de pression et de leurs spectres ont été produits pour certains corps à la fois en écoulements peu turbulents et turbulents. Les anémogrammes de l'écoulement cisaillé pour la forme H/D = 0,6 complètent cette analyse. Ces travaux de recherche ont donc permis de cerner systématiquement toutes les connaissances sur le comportement de l'écoulement autour de ces corps.