Experimental study of the dispersion of passive scalar in the near wake of an Ahmed body
Etude expérimentale de la dispersion d'un scalaire passif dans le proche sillage d'un corps d'Ahmed
Résumé
This experimental work concerns the diffusion of heat downstream of a point source located at the Ahmed body base for slant angles a of 5°, 25° or 40°. This study has been carried out in air and in water at different Reynolds numbers. Laser Doppler Velocimetry (LDV), hot wire anemometry and cold wire thermometry have been used to measure velocity and temperature in the near wake ( ).
Characteristics of the velocity fields have been found to be strongly dependent on a when the Reynolds number increase. For a=25°, temperature and velocity measurements show in evidence the existence of a transition 2D-3D at a Reynolds number ReLc=2,7.104. Thermal fields revealed a high degree of complexity linked both to the complex nature of the dynamic field and the off axis location of injection. Scalar transport and mixing are analysed as a function of the rear slant angle a. The mixing problem has been studied by considering successively variations of maximum values of temperature excess, maximum intensity of the temperature variance and dissipation rate of temperature variance. These results allowed to determine the mixing time and to estimate the pollutant concentrations received by particular receptors (pedestrian close to a road or car driver).
Characteristics of the velocity fields have been found to be strongly dependent on a when the Reynolds number increase. For a=25°, temperature and velocity measurements show in evidence the existence of a transition 2D-3D at a Reynolds number ReLc=2,7.104. Thermal fields revealed a high degree of complexity linked both to the complex nature of the dynamic field and the off axis location of injection. Scalar transport and mixing are analysed as a function of the rear slant angle a. The mixing problem has been studied by considering successively variations of maximum values of temperature excess, maximum intensity of the temperature variance and dissipation rate of temperature variance. These results allowed to determine the mixing time and to estimate the pollutant concentrations received by particular receptors (pedestrian close to a road or car driver).
Ce travail expérimental concerne la diffusion de la chaleur en aval d'une source ponctuelle placée au culot d'un corps d'Ahmed. Trois géométries particulières ont été étudiées avec des angles d'inclinaison de la lunette arrière a=05°, 25° et 40°. Ces études ont été menées dans l'air et dans l'eau à différents nombres de Reynolds. L'anémométrie Doppler Laser (ADL) et à fil chaud et la thermométrie à fil froid ont été utilisées pour mesurer les champs de vitesse et de température dans une zone correspondant au proche sillage ( ).
Les caractéristiques des champs de vitesse mesurées pour les trois angles d'inclinaison a ont montré que le champ dynamique dans le sillage proche dépend très fortement de cet angle lorsque le nombre de Reynolds augmente. Ces mesures ont mis en évidence pour a=25° l'existence d'une transition 2D-3D à un nombre de Reynolds ReLc=2,7.104. L'étude des champs thermiques a mis en évidence une complexité importante liée à la fois au caractère complexe du champ dynamique et à l'injection décentrée. Nous avons décrit les différents scénarios de transport et de mélange du scalaire en fonction de l'angle a de la lunette arrière. Le problème du mélange a été abordé en étudiant successivement les variations de l'écart de la température moyenne maximale, de l'intensité maximale des fluctuations de température et du taux de dissipation de ces fluctuations. Les résultats obtenus dans cette étude ont permis de déterminer le temps de mélange et d'estimer les ordres de grandeur des concentrations de polluants émises reçues par des récepteurs particuliers (piéton au bord d'une route lors du passage d'un véhicule automobile ou automobiliste dans le sillage d'une voiture).
Les caractéristiques des champs de vitesse mesurées pour les trois angles d'inclinaison a ont montré que le champ dynamique dans le sillage proche dépend très fortement de cet angle lorsque le nombre de Reynolds augmente. Ces mesures ont mis en évidence pour a=25° l'existence d'une transition 2D-3D à un nombre de Reynolds ReLc=2,7.104. L'étude des champs thermiques a mis en évidence une complexité importante liée à la fois au caractère complexe du champ dynamique et à l'injection décentrée. Nous avons décrit les différents scénarios de transport et de mélange du scalaire en fonction de l'angle a de la lunette arrière. Le problème du mélange a été abordé en étudiant successivement les variations de l'écart de la température moyenne maximale, de l'intensité maximale des fluctuations de température et du taux de dissipation de ces fluctuations. Les résultats obtenus dans cette étude ont permis de déterminer le temps de mélange et d'estimer les ordres de grandeur des concentrations de polluants émises reçues par des récepteurs particuliers (piéton au bord d'une route lors du passage d'un véhicule automobile ou automobiliste dans le sillage d'une voiture).
Loading...