L'ETUDE CONCERNE LA DESCRIPTION DE L'ECOULEMENT DU A PLUSIEURS JETS IMPACTANT UNE PAROI PLANE. LES CONFIGURATIONS ANALYSEES (IMPACTS CONCENTRE OU REPARTI, COLLIERS A DOUCHE) SE RENCONTRENT DANS LES PROBLEMES DE REFROIDISSEMENT DES AUBES DE TURBINES. DES VISUALISATIONS DE L'ECOULEMENT PARIETAL PAR LA METHODE DES ENDUITS ET DES TOMOGRAPHIES LASER ONT REVELE LE CARACTERE CELLULAIRE DE L'ECOULEMENT. L'INTERACTION ENTRE LES JETS DE PAROI DES IMPACTS PROVOQUE DES DECOLLEMENTS QUI DONNENT NAISSANCE A DES STRUCTURES TOURBILLONNAIRES CONTRA-ROTATIVES. CELLES-CI ENTOURENT CHAQUE IMPACT ET GENERENT SUR LA SURFACE IMPACTEE UN RESEAU DE LIGNES DE DECOLLEMENT ET DE RECOLLEMENT. LA DETERMINATION DU COEFFICIENT DE PRESSION PARIETALE (IMPACT REPARTI) A MONTRE QUE LES LIGNES DE RECOLLEMENT CORRESPONDAIENT A DES MAXIMUMS SECONDAIRES DE PRESSION ET LES MAXIMUMS PRINCIPAUX AU CENTRE DES IMPACTS. LE NIVEAU DE PRESSION QUI DEPEND DU NOMBRE DE REYNOLDS, DIMINUE PAR PALIERS LORSQU'ON PASSE D'UNE RANGEE D'IMPACTS A SA SUIVANTE. LES MESURES DE VITESSE PAR L.D.A. (IMPACT REPARTI) ONT PRECISE L'ALLURE DE L'ECOULEMENT DANS DEUX PLANS PERPENDICULAIRES. CES RESULTATS ET CEUX DES VISUALISATIONS PERMETTENT DE PROPOSER UN SCHEMA D'ECOULEMENT VALABLE EGALEMENT POUR LES CONFIGURATIONS D'IMPACT CONCENTRE. L'ENROULEMENT PRINCIPAL ENTOURANT L'AMONT DES JETS S'EPANOUIT SUR LES COTES SUIVANT LA NORMALE A LA SURFACE IMPACTEE. CET EFFET FONTAINE PROVOQUE UN RETOUR DU FLUIDE DE L'IMPACT VERS LE SILLAGE DE L'ORIFICE D'INJECTION DONT IL EST ISSU. LES TOURBILLONS SECONDAIRES QUI SONT A L'ORIGINE DES LIGNES DE RECOLLEMENT ALIMENTENT DES REGIONS DE LA PAROI OU LE COEFFICIENT DE TRANSFERT DE CHALEUR S'AVERE ETRE FAIBLE. POUR LES PREMIERS RANGS D'IMPACTS CES ZONES ONT LA FORME DE BULLES CONSTITUES DE DEUX ENROULEMENTS CONTRA-ROTATIFS D'AXE PERPENDICULAIRE A LA PAROI. UN AUTRE TRAIT ESSENTIEL DE L'ECOULEMENT ETUDIE EST SON CARACTERE FORTEMENT INSTABLE REVELE PAR LES MESURES L.D.A. ET PAR LES TOMOGRAPHIES LASER.

Nous avons cherché à quantifier expérimentalement les transferts convectifs en paroi provoqués par l'impact d'un ou de plusieurs jets. Pour ce faire, nous avons utilisé une technique basée sur l'emploi simultané d'un film chauffant et de la thermographie infrarouge. Cette technique permet d'imposer plusieurs flux à la paroi. Pour chacun de ces flux, la température de paroi est mesurée par thermographie infrarouge. Il est, dès lors, possible de calculer par régression linéaire la température adiabatique de paroi et le coefficient d'échange. Une validation a, dans un premier temps, été effectuée sur une configuration de jet unique en impact sur une paroi plane, pour plusieurs températures d'injection. Par la suite, la méthode a été appliquée aux études des influences de l'interaction entre les jets, de la présence d'un confinement et de la concavité de la paroi d'impact. Enfin, une configuration d'aube de turbine, simplifiée et agrandie, a été envisagée.

Cette étude expérimentale concerne l'écoulement et les caractéristiques de jets (plan et axisymétrique) impactant une surface concave. Celle-ci s'appuie principalement sur des visualisations par tomographie LASER, des mesures de pression pariétale et des mesures de vitesse par vélocimétrie par imagerie de particules qui nous a permis d'obtenir des champs de vitesse instantanée. Les influences de différents paramètres géométriques et aérodynamique sur cet écoulement sont ainsi analysées. Dans le cas d'un jet plan impactant une surface concave, les résultats mettent en évidence la forte influence de la courbure relative sur la structure de l'écoulement. Dans le cas d'une faible courbure relative, la présence d'un battement du jet est observée et se caractérise par une légère oscillation du jet autour de plusieurs états stables. Ce phénomène est confirmé par une analyse basée sur une décomposition en modes propres et une analyse temporelle de signaux obtenus au moyen de fils chauds.

LES DEUX PRINCIPALES CONFIGURATIONS DE REFROIDISSEMENT PAR IMPACT DE JETS CYLINDRIQUES, UTILISEES CHEZ SNECMA POUR REFROIDIR RESPECTIVEMENT LE CARTER ET LES AUBES DE LA TURBINE, ONT ETE MODELISEES EXPERIMENTALEMENT : (1) LA CONFIGURATION DITE COLLIERS A DOUCHE COMPREND DEUX RAMPES D'INJECTION PARALLELES ENTRE ELLES ET DISPOSEES PARALLELEMENT A LA PAROI D'IMPACT PLANE. APRES IMPACT, LE FLUIDE EST LIBRE DE S'EVACUER DANS TOUTES LES DIRECTIONS. (2) LA CONFIGURATION CONFINEE EST UN CANAL PLAN DONT L'UNE DES PAROIS EST PERCEE D'ORIFICES D'INJECTION. APRES IMPACT, L'AIR INJECTE S'EVACUE UNILATERALEMENT. DEUX TYPES DE CONDITIONS AMONT SONT ENVISAGEABLES : AVEC ET SANS ECOULEMENT CISAILLANT INITIAL. LES DEUX DISPOSITIFS EXPERIMENTAUX ONT ETE CONCUS DE MANIERE A POUVOIR FAIRE VARIER LES PRINCIPAUX PARAMETRES GEOMETRIQUES ET AERODYNAMIQUES GOUVERNANT LES TRANSFERTS CONVECTIFS A LA PAROI D'IMPACT : ECARTEMENT ENTRE LES PAROIS D'INJECTION ET D'IMPACT, PAS ENTRE LES ORIFICES D'INJECTION, ESPACEMENT ENTRE LES RANGEES D'ORIFICES D'INJECTION, VITESSE DE L'ECOULEMENT D'INJECTION ET (CONFIGURATION CONFINEE) RAPPORT ENTRE LA VITESSE DE L'ECOULEMENT CISAILLANT INITIAL ET LA VITESSE DE L'ECOULEMENT D'INJECTION. UNE METHODE DE DETERMINATION DES ECHANGES THERMIQUES A LA PAROI D'IMPACT A ETE MISE AU POINT ET VALIDEE NUMERIQUEMENT. LA PAROI ELLE-MEME EST DE TYPE FLUXMETRIQUE ET LA MESURE DES TEMPERATURES SURFACIQUES EST REALISEE PAR THERMOGRAPHIE INFRAROUGE. LA DETERMINATION DES COEFFICIENTS LOCAUX ET MOYENS DE L'ECHANGE CONVECTIF PARIETAL A PERMIS DE PRECISER L'INFLUENCE DES DIFFERENTS PARAMETRES D'ETUDE. CETTE ETUDE A ETE COMPLETEE PAR UNE PREMIERE EVALUATION DES POSSIBILITES DU CODE MATHILDA, DEVELOPPE PAR L'ONERA, POUR CALCULER LES ECOULEMENTS

"Les jets impactant une surface sont souvent utilisés pour augementer le transfert de chaleur de celle-ci. Cette technique est employée pour réduire la température des aubes dans une turbine à gaz. Ceci permet à la turbine d'opérer à une plus haute efficacité. La plupart des études sur les jets impactants font référence à une surface plane. Par contre, lorsqu'un jet impacte l'intérieur d'une aube de turbine à gaz, cette surface est concave. Des études ont montré que pour une certaine gamme du nombre de Reynolds, un jet injecté dans une cavité peut entrer dans un mouvement oscillatoire. Ce phénomène s'appelle battement du jet. Le but de cette étude est d'étudier certaines caractéristiques du comportement d'un jet impactant une cavité concave telles que les champs de vitesse, les coefficients de pression et le nombre de Nusselt à la paroi. Ceci a été accompli à l'aide de simulations numériques utilisant différentement géométries, fluides et valeur du nombre de Reynolds. Les fluides utilisés sont l'air, l'eau et un nanofluide (composé d'eau avec une concentration de 6% d'Al2O3)." --Sommaire.

ON ETUDIE EXPERIMENTALEMENT L'INTERACTION DE JETS DE PAROI AVEC UN ECOULEMENT TRANSVERSAL COMPRESSIBLE UNIFORME (M=0,7-0,8), POUR DES TAUX MASSIQUES D'INJECTION FAIBLES (R

"Les jets impactant une surface sont souvent utilisés pour augementer le transfert de chaleur de celle-ci. Cette technique est employée pour réduire la température des aubes dans une turbine à gaz. Ceci permet à la turbine d'opérer à une plus haute efficacité. La plupart des études sur les jets impactants font référence à une surface plane. Par contre, lorsqu'un jet impacte l'intérieur d'une aube de turbine à gaz, cette surface est concave. Des études ont montré que pour une certaine gamme du nombre de Reynolds, un jet injecté dans une cavité peut entrer dans un mouvement oscillatoire. Ce phénomène s'appelle battement du jet. Le but de cette étude est d'étudier certaines caractéristiques du comportement d'un jet impactant une cavité concave telles que les champs de vitesse, les coefficients de pression et le nombre de Nusselt à la paroi. Ceci a été accompli à l'aide de simulations numériques utilisant différentement géométries, fluides et valeur du nombre de Reynolds. Les fluides utilisés sont l'air, l'eau et unnanofluide (composé d'eau avec une concentration de 6% d'Al2O3)." --Sommaire.