Simulation numérique du contrôle actif par jets pulsés - Bibliothèque ...

CHAPITRE 1. RAPPELS SUR L'ÉCOULEMENT AUTOUR DU CYLINDRE
1.1.6 Nombres de Reynolds élevés (1200 < Re i0)
A partir d'une certaine valeur de nombre de Reynolds, de l'ordre de 1000 d'après
GONZE [43], les couches cisaillées consécutives au décollement voient apparaître des tourbillons
bidimensionnels en leur sein (voir figure 1.11). Les expériences plus récentes de
PRASAD & WILLIAMSON [116] montrent que ces tourbillons apparaissent pour un nombre
de Reynolds "critique" de 1200 dans des configurations où les allées de von Kármán sont
parallèles au cylindre, et de 2600 quand celles-ci sont obliques. Ce phénom'ene semble
toutefois dépendre notablement du taux de turbulence de la soufflerie (voir Wu et al.
[164]).
38
U'
U2
a)
FIG. 1.11: Allure de l'écoulement pour 1200 Re 1O.
Leur découverte semble être due à LINKE [89], puis en France à CRAUSSE [29]. Lors des
toutes premières mesures anémométriques par fil chaud de ce phénom'ene (plus de trois
décénnies plus tard!) effectuées par BLOOR [19, 20], puis GERRARD [39, 40], ils furent interprétés
comme des "ondes de transition" apparaissant sur les spectres de vitesse dans ces
zones d'écoulement. Ce n'est que relativement récemment que les visualisations de \'VEI
& SMITH [158], puis les expériences de KOURTA et al. [79], UNAL & ROCKWELL [156],
FILLER et al. [34], SHERIDAN et al. [137] et CHYU et al. [26, 27, 28] ont permis d'associer
ces "ondes" à des tourbillons issus d'une instabilité inflexionnelle, essentiellement
bidimensionnelle, du profil de vitesse de couche limite décollée, dite "instabilité de Kelvin-
Helinholtz", ou "instabilité secondaire". Le mécanisme de formation des tourbillons issus
de cette instabilité est schématisé figure 1.12.
b) c) d)
FIG. 1.12: Formation de tourbillons par instabilité de Kelvin-Helmholtz.
Le nombre de Strouhal StEG de ces tourbillons, parfois nommés "tourbillons de Bloor-
Gerrard" [164], est entièrement décorrélé de StK, ces deux types de tourbillons se manifestant
jusqu'à de très grands nombres de Reynolds (au moins 106), comme en témoignent
les expériences de ACHENBACH & HEINECKE [3] et JAMES et al. [62], au moins dans le