Etude expérimentale et numérique des structures de Kelvin-Helmholtz se développant dans les couches cisaillées décollées autour d'un cylindre à section carrée à 500 ≤ Re ≤ 200000

Christophe Brun (1, 2) , Sandrine Aubrun (3, 2)

1 LEGI - Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels [Grenoble]
2 LME - Laboratoire de Mécanique et Énergétique
3 PRISME - Laboratoire Pluridisciplinaire de Recherche en Ingénierie des Systèmes, Mécanique et Energétique

The purpose of the present work is to study the various specific time scales of the turbulent separating flow around a square cylinder, in order to determine the Reynolds number effect on the separating shear layer, where occurs a transition to turbulence. Unsteady analysis based on Large Eddy Simulation (LES) at intermediate Reynolds numbers and LASER Doppler Velocimetry (LDV) measurements at high Reynolds numbers are carried out. The Reynolds number is ranging from Re = 50 to Re = 200000. We focus on the coherent structures developing on the edges and in the wake of a square cylinder. For a large Reynolds number range above Re ≈ 1000, both signatures of Von Kármán (VK) and Kelvin-Helmholtz (KH) type vortical structures are found on velocity time samples. The combination of their frequency signature is studied based on wavelet analysis

On s'intéresse à l'analyse des échelles de temps caractéristiques de l'écoulement turbulent décollé autour d'un cylindre à section carrée afin d'en étudier la dépendance au nombre de Reynolds dans la gamme Re = 50 à Re = 200000. L'utilisation de la Simulation des Grandes Echelles de la turbulence (SGE) à nombre de Reynolds intermédiaire et de l'Anémométrie LASER Doppler (LDA) à nombre de Reynolds élevé permet de caractériser les structures cohérentes présentes dans les couches cisaillées du cylindre. Au delà de Re ≈ 1000, la signature des structures de type Von Kármán (VK) et Kelvin-Helmholtz (KH) est présente simultanément dans le signal de vitesse. On étudie la combinaison de leurs fréquences caractéristiques à l'aide de transformée en ondelettes.

Mots clés: Structures cohérentes de Kelvin-Helmholtz; SGE; LDA

Domaines: Milieux fluides et réactifs

Christophe Brun, Sandrine Aubrun. Etude expérimentale et numérique des structures de Kelvin-Helmholtz se développant dans les couches cisaillées décollées autour d'un cylindre à section carrée à 500 ≤ Re ≤ 200000. CFM 2007 - 18ème Congrès Français de Mécanique, Aug 2007, Grenoble, France. ⟨hal-02379752⟩