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Fiche détaillée Thèses
Université de Rouen (26/11/2004), P. Paranthoën et B. Patte-Rouland (Dir.)
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Caractérisation expérimentale de l'aérodynamique d'un jet annulaire à très grand rapport de diamètres.
Gildas Lalizel1

Les écoulements de jet annulaire sont des écoulements majoritairement utilisés dans le domaine industriel (écoulement de « bluff body », procédés de fabrication de fibre de verre. ..) mais représentent paradoxalement une infime partie des études fondamentales des jets. Pour cette raison, nous nous sommes intéressés à la caractérisation expérimentale d'un jet annulaire d'air de rapport de diamètres r égal à 0,91 (Do=53,88 mm et Di=48,75 mm) pour trois nombres." de Reynolds compris entre 12240 et 45900. Les vitesses ont été mesurées jusqu'à 10 diamètres Do à l'aide de l'Anémométrie Doppler Laser (A.D.L.), de la Vélocimétrie par Images de Particules (P.I. V.) et du fil chaud. L'écoulement de jet annulaire possède successivement les caractéristiques d'un écoulement de sillage et d'un écoulement de jet axisymétrique.
Les instabilités se développant dans les couches de mélange externe et interne de la zone de recirculation ont été résolues spatialement et temporellement. L'utilisation conjointe de mesures P.I.V. décorrélées en temps de la zone de recirculation, de la P.O.D. et d'une mesure temporelle locale par A.D.L. a permis d'établir un scénario de l'évolution temporelle du sillage.
La zone de jet pleinement développé a également été étudiée à partir de mesures d'A.D.L. et de fil chaud. Les évolutions des grandeurs intégrales (quantité de mouvement, débit, vitesses, demi largeur du jet, nombre de Reynolds turbulent), des différentes échelles (échelles de Kolmogorov, de Taylor et intégrale) et du taux de dissipation moyen ont été mesurées sur l'axe du jet. Une comparaison des variations de ces différentes grandeurs a permis d'inclure le jet rond comme un cas asymptotique des jets annulaires.
1 :  CORIA - Complexe de recherche interprofessionnel en aerothermochimie
jet annulaire – sillage – turbulence – taux d'entraînement – Décomposition Orthogonal en modes Propres (P.O.D.) – Vélocimétrie par Image de Particules (P.I.V.) – Anémométrie Doppler Laser (A.D.L.) – fil chaud.

Expérimental characterization of the aerodynamic of an annular jet with a very large diameter ratio.
Annular jet flows are mainly used in industrial processes (bluff-body flows, glass fiber processes...) but paradoxically represent a negligible part of fundamental jet flow studies. So, we are interested in an experimental study of the aerodynamic of an annular jet with a diameter ratio equal to 0.91 (Do=53.88 mm, Di=48.75 mm). Velocities have been measured by laser Doppler Velocimetry (L.D.V.), Particle Image Velocimetry (P.I.V.) and hot wire anemometry in the near field and in the far field until l0 Do diameters.
A spatio-temporal study of the instabilities, which develop in the intemal and extemal mixing layers in the recirculation zone, has been realized. The joint use of non time correlated P.I.V. measurements, of Proper Orthogonal Decomposition (P.O.D.) and a local time resolved A.D.L. measurement allows determining a scenario of the temporal evolution of the wake.
The fully developed merging zone has also been studied from L.D.V. and hot wire anemometry measurements. The variation of integral quantities (momentum, flow rate, velocities, half width of the jet, turbulent Reynolds number), turbulent scales (Kolmogorov, Taylor and integral scales) and mean dissipation rate have been measured on the axis of the flow. A comparison of the variation of these quantities allows including the round jet as an asymptotic case or me annular jets.
annular jet – wake – turbulence – entrainment – Proper Orthogonal Decomposition (P.O.D.) – Particle Image Velocimetry (P.I.V.) – Laser Doppler Anemometry (L.D.V.) – hot wire anemometry .

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