Etude expérimentale d'une couche de mélange anisotherme

Malick Ndoye (1, 2) , Eva Dorignac (3) , Johan Carlier (2) , Georges Arroyo (2) , Joël Delville (1) , D. Heitz (2)

1 LEA - Laboratoire d'Études Aérodynamiques
2 UR TERE - Technologie des équipements agroalimentaires
3 LET - Laboratoire d'études thermiques

A non-isothermal plane mixing-layer has been studied in several conditions as regard the velocity and temperature gradients imposed as inlet conditions. The flow was generated in a wind-tunnel specifically designed to study the mixing of low velocity parallel streams adjusted separately in velocity and temperature. A novel technique, based on a Parameterizable Constant Temperature Anemometer (PCTA), was used to measure simultaneously the velocity and the temperature at a single point at high frequencies. The transverse profiles obtained at different positions along the streamwise direction giving access to the expansion parameters of the mixing-layer, the expansion rates of the vorticity thickness and thermal mixing thickness were compared in relation with the coefficient λ, related to the shear stress, and the Richardson number. The ability of the PCTA to deliver simultaneous measurements at high frequency will enable, in future works, a finer analysis of velocity-temperature interactions in the turbulent mixing process.

Une couche de mélange anisotherme plane est étudiée dans différentes configurations de gradients forcés de vitesse et de température. L'écoulement est mis en oeuvre dans une soufflerie spécialement conçue pour générer des écoulements à basse vitesse avec génération séparée de deux courants à vitesses et températures contrôlées séparément. L'étude utilise une nouvelle technique d'anémométrie par fil chaud à surchauffe programmable dénommée PCTA. Le capteur permet de mesurer simultanément la vitesse et la température à haute fréquence en un même point. Les profils transversaux de vitesse et de température mesurés le long de la direction principale de l'écoulement donnent accès aux paramètres d'expansion de la couche de mélange. Les expansions de l'épaisseur de vorticité et de l'épaisseur de mélange thermique sont comparées, en fonction du paramètre de cisaillement dynamique et du nombre de Richardson. L'utilisation de l'anémomètre PCTA ouvre des perspectives d'analyse fine des interactions vitesse-température dans le mélange turbulent.

Mots clés: Turbulence; Thermoanémométrie; Thermique

Domaines: Mécanique [physics]

Malick Ndoye, Eva Dorignac, Johan Carlier, Georges Arroyo, Joël Delville, et al.. Etude expérimentale d'une couche de mélange anisotherme. CFM 2007 - 18ème Congrès Français de Mécanique, Aug 2007, Grenoble, France. ⟨hal-03361712⟩