Dispersion en aval d’un obstacle 2D ou 3D posé sur une paroi

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Ecoulement bidimensionnel de type culot droit α<αm

Structure de l’écoulement

Dans ce premier régime, les lignes de courant ne décollent pas de la lunette arrière comme le montre la figure 1-8 (a) et (b). Ces dernières restent tangentes à la surface puis un décollement se produit autour du culot. On observe une structure tourbillonnaire qui prend la forme d’un tore s’appuyant sur la périphérie du culot et l’existence de vortex créés à chaque coin du culot.
Dans la zone inférieure qui occupe les 3/4 de la hauteur du culot droit, le tourbillon tourne dans le sens de rotation trigonométrique.

Champ de vitesse

Ahmed et al. [4] ont mesuré les vecteurs vitesse juste en aval du culot. Sur la figure 1-10, on constate l’existence de vortex dans les coins et la présence d’une zone de recirculation dans le plan médian.
Nous n’avons pas recensé d’autres mesures de vitesses plus en aval du modèle.

Ecoulement tridimensionnel de type bicorps αm≤α≤αM

Structure de l’écoulement

Au-dessus de l’angle critique αm, l’écoulement sur la lunette arrière devient tridimensionnel. Ahmed et al. [4] ont observé que l’écoulement décolle puis recolle sur la partie centrale de la paroi inclinée. Ce bulbe de recollement, qui se développe au sommet de la lunette, apparaît sur le schéma de la figure 1-11. Ce bulbe est également présent sur la photographie de Lienhart et Becker [48][49][50] de la figure 1-12.
Toutefois, Howard et Pourquie [36] et Hinterberger et al. [35] ont montré à partir de simulations numériques par LES que l’écoulement n’est pas continûment recollé dans le temps. La figure 1-13, issue des travaux d’Hinterberger et al. [35], présente deux champs de la vitesse longitudinale instantanée dans le plan médian. L’image de gauche nous indique que l’écoulement tend à se rattacher sur la partie inclinée tandis que l’image de droite montre que l’écoulement décolle totalement. Dans ce cas, l’écoulement recolle de manière intermittente sur la partie centrale de la paroi inclinée.
Ahmed et al. [4] ont montré par leurs mesures que le sillage est également caractérisé par la présence de deux tourbillons latéraux contrarotatifs issus des bords de la lunette arrière. Ces vortex ont été mis en évidence par visualisation par Spohn et Gilliéron [64] et par cavitation par Beaudoin et al. [7] sur la photographie de la figure 1-14.
La figure 1-15, extraite des travaux de visualisation de Spohn et Gilliéron [64], indique l’existence d’un second vortex longitudinal situé entre la ligne de séparation AB et le bord de la lunette arrière. Ces résultats sont en accord avec l’étude expérimentale de Sims-Williams. Les lignes de frottement visualisées par Lienhart et Becker [48][49][50], présentées sur la figure 1-12, montrent l’existence de la ligne de séparation AB.
En aval du culot, l’écoulement est caractérisé par une zone de recirculation et le développement des deux tourbillons de bord comme nous pouvons le voir sur la figure 1-11.

Champ de vitesse

Cette description est confirmée sur la figure 1-16 par les mesures de vitesse effectuées par Ahmed et al. [4] dans trois plans verticaux y0z (a), (b) et (c) situés respectivement à x*=0,28; 0,7 et 1,74 en aval d’un modèle d’angle α=25° obtenus à ReL=4,28.106. On distingue dans les plans (a) et (b) les limites de la bulle de recirculation assimilée au système torique. L’existence du cône de vorticité, son déplacement vers la ligne médiane et sa croissance sont visibles sur ces mêmes plans.
Lienhart et Becker [48][49][50] ont mesuré au moyen de l’anémométrie Doppler Laser des champs de vitesse dans quatre plans verticaux y0z situés respectivement à x*=0; 0,28; 0,7 et 1,74 pour ReL=2,78.106. Leurs résultats présentés sur la figure 1-20 sont en accord avec ceux d’Ahmed et al. [4] .
Cette situation expérimentale a fait l’objet de nombreuses modélisations. La complexité du champ de vitesses en aval du corps d’Ahmed en a fait un cas test pour la validation des codes de dynamique des fluides pour les véhicules automobiles (Han [31], Krajnovic & Davidson [45][46], Howard et al. [37], Kapadia et al. [43], Bernard et al. [10], …).

Ecoulement bidimensionnel α > αM

Structure de l’écoulement

Au-dessus de l’angle critique αM, l’écoulement change brutalement de structure et redevient bidimensionnel. On constate l’absence de bulbe de séparation, comme le montrent la figure 1-17 et la photographie de Lienhart et Becker [48][49][50] présentée sur la figure 1-18. La zone de recirculation s’étend alors du culot jusqu’à la lunette arrière sans aucun rattachement, comme le montrent les lignes de courant de la figure 1-19 extraite des travaux d’Anagnost et al [5].

Champ de vitesse

Lienhart et Becker [49] ont comparé les champs de vitesse en aval dans le plan vertical y0z pour les angles α=25° et 35° à ReL=2,78.106. On constate sur la figure 1-20, la disparition des vortex longitudinaux dans la zone de recirculation. Cette dernière s’étend plus loin en aval pour le cas α=35°. Dans ce dernier cas, à x*=1,74, des vortex longitudinaux apparaissent mais avec une intensité plus faible que dans le cas α=25°.
On remarquera qu’il existe peu d’études pour les angles α<12,5° et α >30°. La majorité des travaux antérieurs expérimentaux ou de modélisation se sont plus attachés à étudier l’écoulement de sillage tridimensionnel .
Il est à noter que la complexité de cet écoulement a amené les expérimentateurs à étudier récemment des obstacles de forme plus simple (dièdre 2D et 3D), Boisson et al. [12].

Dispersion d’un scalaire passif dans un sillage turbulent

La dispersion d’un polluant dans le sillage d’un véhicule automobile présente beaucoup de similarité avec la dispersion d’un scalaire passif dans le sillage d’un obstacle 2D ou 3D posé sur une paroi. Pour cette raison, nous présenterons en premier successivement des travaux expérimentaux de dispersion réalisés dans des sillages d’obstacles bidimensionnel ou tridimensionnel. Les travaux que nous avons recensés concernant la dispersion d’un contaminant dans le sillage d’un véhicule automobile seront ensuite décrits.

Dispersion en aval d’un obstacle 2D ou 3D posé sur une paroi

Vinçont et al. [69] ont étudié le cas d’un contaminant injecté par une source linéaire à la paroi dans la zone de recirculation d’un obstacle bidimensionnel de section carrée.
Deux expériences successives ont été effectuées dans l’eau et dans l’air en utilisant respectivement de la Rhodamine B et des particules volatiles. Dans les deux cas, les mesures de vitesse et de concentration ont été réalisées par PIV et LIF.
Comme le montre la figure 1-21, le contaminant émis par la source est piégé à la fois par le tourbillon situé juste en aval de l’obstacle et par la zone de recirculation. Près de l’obstacle le contaminant remonte. Une partie est même présente sur la face supérieure de l’obstacle avant de rejoindre le reste du contaminant dans la zone de cisaillement.
Les concentrations moyennes <C*> dans la zone de recirculation, à x*=4 et à x*=6, présentées sur la figure 1-22, montrent une bonne homogénéisation du champ de concentration près de la paroi. Robins et Castro [56] ont étudié le champ de concentration moyen en aval d’un cube posé sur une paroi en injectant un contaminant au centre de la face supérieure et au niveau du culot, comme le montre la figure 1-23. Les concentrations sont mesurées au moyen de la technique de ionisation de flamme (FID). Les mesures sont effectuées pour un nombre de Reynolds Re=6.104.
L’évolution longitudinale des concentrations moyennes obtenues au niveau de la paroi est présentée sur la figure 1-24. Ces résultats de mesures sont interprétés en utilisant la notion de hauteur effective de source. Cette dernière correspond à la hauteur d’une source ponctuelle située à une distance x* particulière qui, en l’absence du cube, donnerait la même évolution longitudinale de la concentration moyenne.

Dispersion en aval d’un véhicule automobile

La dispersion en aval d’un véhicule routier intervient dans de nombreuses situations. C’est elle qui contrôle la diffusion des polluants gazeux (ou des particules) émise à l’échappement ou la remise en suspension de l’eau (ou des poussières) par les roues d’un véhicule (Chen et al. [16], Yoshida et al. [72]).
On distingue généralement comme le montre la figure 1-25 le sillage proche et le sillage lointain. La région de proche sillage correspond pour une automobile de type bi-corps (ou un corps d’Ahmed d’angle α=25°) à la zone de recirculation et à la zone où les vortex longitudinaux sont bien organisés. Le sillage lointain correspond à une région en aval du véhicule où la turbulence de sillage devient du même ordre que la turbulence atmosphérique.

Proche sillage

Chan et al. [14] ont modélisé la dispersion des oxydes d’azote en sortie d’un pot d’échappement en faisant varier la concentration en NOx, la température T et la vitesse Uj en sortie de l’échappement et la vitesse du vent Uw. Cette étude correspond aux cas d’un véhicule à l’arrêt dans un embouteillage ou en train de démarrer.
Ces auteurs ont pris en compte dans leur étude l’influence des réactions chimiques sur la dispersion des oxydes d’azote. Deux réactions importantes, parmi une dizaine de réactions, peuvent affecter les concentrations de NO et de NO2. La première faisant intervenir l’ozone s’écrit : NO+O3→NO2+O2
Cette réaction est généralement utilisée dans l’atmosphère, Fraigneau et al. [26], Brown et Bilger [13].
Certains auteurs ont indiqué que NO peut également être oxydé à proximité de sources quand ce polluant est émis par une cheminée. Karamchandani et al. [44] mentionnent que, dans ce cas, la réaction d’oxydation devance la réaction précédente car le taux d’oxydation de NO, proportionnel au carré de la concentration de NO, n’est plus négligeable. Dans l’atmosphère, la réaction d’oxydation : 2NO + O2→2NO2 peut se produire car le temps de réaction τc est généralement inférieur au temps de mélange.
Suivant cette démarche, Chan et al. [14] ont également utilisé cette réaction d’oxydation quand le NO est émis par un tuyau d’échappement.
figure 1-26: Concentrations du (a) NO et (b) NO2 le long de la ligne centrale de l’échappement en fonction de Uj pour Uw=1m.s-1- Chan et al. [14]
La figure 1-26 et la figure 1-27 présentent les concentrations de NO et NO2 le long de la ligne centrale de l’échappement respectivement en fonction de Uj avec Uw=1m.s-1 et de Uw avec Uj=6m.s-1. La concentration en NOx décroît toujours en fonction de la distance à la source dans les deux cas. Dans le premier cas, la réaction d’oxydation se traduit par une plus grande formation de NO2 quand la vitesse Uj diminue. Dans le second cas, la formation de NO2 est associée l’augmentation de la vitesse du vent Uw. On note toutefois que cette modélisation ne prend pas en compte l’influence du sillage du véhicule.
Richards et al. [54][55] ont étudié à la fois expérimentalement et numériquement l’influence du sillage sur la dispersion des polluants en aval d’une maquette de type « fastback » pour un nombre de Reynolds ReL=1,19×106. Les mesures de concentration en hydrocarbones ont été effectuées avec un détecteur d’ionisation de flamme FID en différents points du sillage proche du véhicule. La figure 1-28 présente des cartographies de concentrations moyennes, dans la zone de recirculation, mesurées à des distance du culot x/Hculot=0,21 ; 0,43 et 0,86 dans le plan y0z. Les concentrations les plus élevées sont observées au niveau du tuyau d’échappement. A x*=0,86, l’orientation des iso contours correspond à la direction verticale de la vitesse à la fin de la zone de recirculation. Ceci apparaît sur la figure 1-29 où les lignes de courant ont été tracées dans le plan x0y à z/L=0,56. Ce plan est tracé en pointillés sur la figure 1-28.

Dispositifs expérimentaux

Souffleries

Deux types de souffleries ont été utilisées pour les études réalisées dans l’air. La première fonctionnait en circuit fermé et permettait d’atteindre des vitesses d’écoulement U∞ de l’ordre de 4 m.s-1. La seconde était du type circuit ouvert et pouvait générer des vitesses d’écoulement U∞ comprises entre 3 m.s-1 et 12,5 m.s-1.

Soufflerie de type circuit fermé

Cette soufflerie, décrite de façon détaillée par Bélorgey [8], est présentée sur la figure 2-1. Elle est munie d’un ventilateur hélice actionné par un moteur asynchrone (ASI 112 M 28-4) tournant à 710 tours.mn-1 pour un débit d’air de 6 m3.s-1. Le circuit de retour de 15 m de longueur est muni d’un radiateur qui compense l’échauffement du fluide par frottement.
La chambre de tranquillisation est équipée de filtres anti-poussières et de grillages en nids d’abeille. Le convergent, à simple courbure exponentielle possède un rapport de contraction égal à 10. Il est directement fixé à la veine d’essais de section rectangulaire (0,65 m × 1 m) et longue de 4 m. Le plafond de cette veine est réglable de façon à annuler le gradient longitudinal de pression statique. Le niveau de turbulence de l’écoulement libre est de l’ordre de 0,1 %.

Soufflerie de type circuit ouvert

Cette soufflerie construite par DeltaLab est présentée sur la figure 2-2. Elle est constituée d’un groupe moto-ventilateur de type centrifuge fournissant un débit maximum de 0,32 m3.s-1. La vitesse de rotation du ventilateur est réglée par l’intermédiaire d’un variateur de vitesse alimenté en 220 V monophasés. Le circuit aéraulique comprend un diffuseur à section rectangulaire situé au refoulement du ventilateur. Les deux grillages (tissus métalliques) situés en aval du filtre anti-poussières réduisent le niveau de turbulence et homogénéisent l’écoulement. En sortie du convergent bi-dimensionnel ( section 80 mm × 200 mm), la vitesse maximale de l’écoulement est réglable entre 3 m.s-1 et 20 m.s-1. Le niveau de turbulence en sortie de buse est de l’ordre de 0,35 %.

Maquette

La maquette utilisée pour les expériences dans l’air est un corps d’Ahmed (échelle 1/50). Ses dimensions, comme le montre la figure 2-3, sont les suivantes : longueur L=80mm, largeur B=30 mm et hauteur H=22 mm. Trois maquettes ont été construites avec des angles de la lunette arrière α de 5°, 25° et 40°.
Comme dans la majorité des études réalisées sur des maquettes de véhicules de transport (avion, TGV, …) la maquette du véhicule est fixe et elle est placée dans un flux d’air (ou d’eau ) constant. Dans les deux expériences réalisées dans l’air, cette maquette est fixée sur une paroi plane en plexiglas (λw ~ 0,19 W.K-1m-1). Dans le cas de la soufflerie à circuit fermé, cette plaque plane adiabatique est placée au centre de la veine d’essais. Dans le cas du jet, cette plaque est fixée au niveau du bord inférieur de la buse de sortie comme le montre la figure 2-5. Les mesures de vitesse effectuées par fil chaud montrent sur la figure 2-4 que l’épaisseur de la couche limite est légèrement inférieure à la hauteur des pieds de la maquette.

Source ponctuelle

L’émission de polluants est simulée en injectant de l’air chaud à une vitesse Uj par l’intermédiaire d’un petit tuyau de diamètre d =3,5 mm placé sur la face arrière de la maquette, comme le montre la figure 2-5. L’écart de température entre le jet et l’extérieur est maintenu constant à ΔTref =20°C au moyen d’une alimentation régulée. Le thermostat du système de chauffage est relié au thermocouple de la chambre de régulation. Ce faible écart de température permet d’éviter les effets de gravité.
La vitesse Uj de cet écoulement chauffé est mesurée au moyen d’une perte de charge reliée à un micro manomètre Furness Control. Cette vitesse est réglable entre 1 m.s-1 et 10 m.s-1. Dans le cas réel, la vitesse du véhicule est généralement supérieure à la vitesse de sortie des gaz d’échappement. Dans notre étude la vitesse d’injection Uj est toujours du même ordre de grandeur que la vitesse amont U∞.

Veines hydrauliques

Deux types de veines hydrauliques ont été utilisées pour les études dans l’eau. La première au laboratoire fonctionnait en circuit fermé avec des vitesses d’écoulement U∞ de l’ordre de 2 cm.s-1 . La seconde également en circuit fermé était installée au Bassin d’Essais des Carènes de Val de Reuil (B.E.C.) et permettait d’atteindre des vitesses d’écoulement U∞ de l’ordre de 6 m.s-1.

Veine hydraulique U∞=2 cm.s-1

La veine hydraulique utilisée pour les faibles vitesses et présentée sur la figure 2-6 a été construite par J-C Lecordier. C’est un canal ouvert en Plexiglas (longueur : 125 cm, largeur : 24,5 cm et hauteur : 14 cm). L’eau est entraînée par une pompe LITTLE GIANT modèle 977860 alimentée par une tension alternative réglable. Le débit est mesuré par un débitmètre électromagnétique BROOKS. Le jet envoyé dans la veine est brisé par un premier grillage métallique puis traverse deux plaques en Plexiglas perforées, un filtre grillagé et un nid d’abeille métallique. L’écoulement obtenu est laminaire et présente une zone de vitesse constante sur plusieurs longueurs d’obstacles.

Veine hydraulique PTH (B.E.C.)

La seconde veine hydraulique que nous avons eu la chance d’utiliser au cours de deux campagnes est le Petit Tunnel Hydrodynamique du Bassin d’Essais des Carènes de Val de Reuil. Ce canal fermé a pour dimensions, longueur : 3,6 m, largeur : 0,60 m et hauteur : 0,50 m . La hauteur d’eau varie entre 0,15 m et 0,5 m en configuration surface libre. L pression à l’intérieur de la veine peut varier de 7 kPa à 200 kPa. La vitesse maximale de l’écoulement peut atteindre 6 m.s-1. La figure 2-7 montre le schéma de la veine d’essais du PTH.

Maquettes

Le corps d’Ahmed utilisé dans l’eau dans l’étude à faible vitesse est identique à celui employé dans l’air et décrit au paragraphe II-1.1.3.
Pour l’étude effectuée au B.E.C., la maquette (échelle 1/10) a pour dimensions: longueur L=438 mm, largeur B=188 mm et hauteur H=125 mm. L’angle α de la paroi incliné est égal à 25°. Sur la figure 2-8, on remarque que la maquette comporte plusieurs orifices placés sur les faces avant, latérale et arrière. Ces derniers dont le diamètre est de l’ordre de 1mm permettent d’injecter des bulles d’air.
Afin de permettre une visualisation à la fois par les hublots inférieurs et latéraux cette maquette a été fixée sur une réhausse de plafond comme le montre la figure 2-7.

Systèmes d’axes et notations

Le système de repérage qui a été utilisé tout au long de cette étude est représenté sur la figure 2-9. L’origine 0 du repère orthonormé (0x, 0y, 0z) est située longitudinalement au culot du modèle, verticalement au niveau de la paroi et transversalement au centre de la maquette. L’axe 0x est orienté dans la direction de l’écoulement principal, l’axe 0y est vertical et l’axe 0z est perpendiculaire à la fois à l’écoulement principal et à la paroi latérale de la maquette.
Les grandeurs mesurées dans cette étude sont les trois composantes U, V et W de la vitesse de l’écoulement respectivement dans les directions 0x, 0y et 0z et l’écart de température entre les zones chauffées et le fluide amont. Dans cette étude, l’astérisque indique une grandeur normée. Les longueurs sont normées par H, les vitesses par la vitesse amont U∞ et les écarts de température par l’écart de température initial ΔTref. Les effets moléculaires étant négligeables devant la turbulence, le rapport ΔΤ/ ΔTref peut être assimilé à une concentration c qui va varier entre 1 à l’émission et 0 à l’infini. Par commodité, la moyenne temporelle et l’écart type d’une quantité X sont notés respectivement <X> et <X’2>1/2.
La sortie du jet chaud est située au point S de coordonnées: (x*=0 ; y*=0,17 ; z*=-0,3). La position transversale du point S correspond approximativement à celle observée généralement pour un pot d’échappement dans le cas réel.

Techniques de mesure

Les différentes techniques de mesure que nous avons utilisées au cours de cette étude sont la thermométrie à fil froid, l’anémométrie à fil chaud et Doppler Laser pour les expériences réalisées dans l’air et l’anémométrie Doppler Laser, les visualisations par électrolyse et par tranche laser pour les travaux effectués dans l’eau.

Thermométrie à fil froid

Principe

Les mesures instantanées de température ont été réalisées par thermométrie à fil froid. Cette technique est basée sur la variation de résistance Rw d’un fil métallique de petite dimension placé dans un milieu dont la température Tg varie. Ce fil, parcouru par un courant de très faible intensité Is, est à une température Tw légèrement supérieure à celle de ce milieu et la tension Ew aux bornes du fil est alors directement proportionnelle à la température Tg de l’écoulement. Ew est alors donnée par la relation : Ew= R0Is[1+αw(Tg-T0+ΔΘJoule)]

Sonde simple

La sonde utilisée est constituée d’un fil de platine rhodié 10 % de diamètre d=0,7 im soudé à l’extrémité de deux broches métalliques. Le fil obtenu à partir d’un fil de Wollaston est alimenté par un courant de 0,1 mA au moyen d’un pont de température construit au laboratoire. Le faible courant permet à la sonde d’être très peu sensible aux fluctuations de vitesse. Sa réponse en fréquence est d’environ 4,5 kHz à 4 m.s-1 et de 6,4 kHz à 12,5 m.s-1. La sonde utilisée est représentée sur la figure 2-10. Elle constitue l’une des branches d’un pont de Wheastone. La tension de déséquilibre de ce pont, filtrée et amplifiée avec un gain G, nous renseigne sur la température de l’écoulement.

Table des matières

CHAPITRE1 ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
I-1 Dynamique en aval d’un véhicule routier
I-1.1 Ecoulements caractéristiques
I-1.2 Ecoulement bidimensionnel de type culot droit α<αm
I-1.2.1 Structure de l’écoulement
I-1.2.2 Champ de vitesse
I-1.3 Ecoulement tridimensionnel de type bicorps αm≤α≤αM
I-1.3.1 Structure de l’écoulement
I-1.3.2 Champ de vitesse
I-1.4 Ecoulement bidimensionnel α > αM
I-1.4.1 Structure de l’écoulement
I-1.4.2 Champ de vitesse
I-2 Dispersion d’un scalaire passif dans un sillage turbulent
I-2.1 Dispersion en aval d’un obstacle 2D ou 3D posé sur une paroi
I-2.2 Dispersion en aval d’un véhicule automobile
I-2.2.1 Proche sillage
I-2.2.2 Sillage lointain
I-3 Synthèse de l’étude bibliographique, objectif de ce travail
CHAPITRE2 DISPOSITIFS EXPERIMENTAUX, TECHNIQUES ET PRINCIPES DE MESURE
II-1 Dispositifs expérimentaux
II-1.1 Souffleries
II-1.1.1 Soufflerie de type circuit fermé
II-1.1.2 Soufflerie de type circuit ouvert
II-1.1.3 Maquette
II-1.1.4 Source ponctuelle
II-1.2 Veines hydrauliques
II-1.2.1 Veine hydraulique U∞=2 cm.s-1
II-1.2.2 Veine hydraulique PTH (B.E.C.)
II-1.2.3 Maquettes
II-1.3 Systèmes d’axes et notations
II-2. Techniques de mesure
II-2.1 Thermométrie à fil froid
II-2.1.1 Principe
II-2.1.2 Sonde simple
II-2.1.3 Description de la sonde double
II-2.1.4 Système d’acquisition
II-2.2 Anémométrie à fil chaud
II-2.2.1 Principe
II-2.2.2 Chaîne de mesure par fil chaud
II-2.3 Anémométrie Doppler Laser
II-2.3.1 Principe
II-2.3.2 Chaîne d’acquisition
II-2.4 Visualisations dans une veine hydraulique
II-2.4.1 Visualisation par électrolyse
II-2.4.2 Visualisation par tranche laser (PTH)
II-3 Traitement des données
II-3.1 Mesure de température
II-3.1.1 Moyennes temporelles, coefficient de corrélation temporel et spatial, dérivées temporelles
II-3.1.1.1 moments
II-3.1.1.2 coefficient de corrélation temporel
II-3.1.1.3 coefficient de corrélation spatial
II-3.1.1.4 Dérivée temporelle de température
II-3.1.2 Corrections de bruit de fond pour la détermination des moyennes temporelles, des coefficients de corrélation, des dérivées temporelles et spatiales
II-3.1.2.1 moyennes temporelles
II-3.1.2.2 coefficient d’auto corrélation temporelle
II-3.1.2.3 coefficient d’auto corrélation spatiale
II-3.1.2.4 dérivée temporelle
II-3.1.3 Mesure des trois termes de taux de dissipation
II-3.2 Mesures de vitesse
II-3.2.1 Moyennes temporelles
CHAPITRE3 ETUDE DU CHAMP DYNAMIQUE
I II-1 Etude dynamique dans l’air
III-1.1 Angle d’inclinaison de la lunette arrière α=25°
III-1.1.1 Champ dynamique pour U∞=4 m.s-1
III-1.1.2 Champ dynamique pour U∞=12,50 m.s-1
III-1.1.3 Champ dynamique dans le plan longitudinal médian pour U∞=4 et 12,50 m.s-168
III-1.2 Angle d’inclinaison de la lunette arrière α=05°
III-1.2.1 Champ dynamique pour U∞=12,5 m.s-1
III-1.2.2 Champ dynamique pour U∞=4 m.s-1
III-1.1.3 Champ dynamique dans le plan longitudinal médian pour U∞=4 et 12,50 m.s-173
III-1.3 Angle d’inclinaison de la lunette arrière α=40°
III-1.3.1 Champ dynamique pour U∞=12,50 m.s-1
III-1.3.2 Champ dynamique pour U∞=4 m.s-1
III-1.3.3 Champ dynamique dans le plan longitudinal médian pour U∞=4 et 12,50 m.s-177
III-1.4 Etude dynamique en présence de la vitesse d’injection Uj
III-1.4.1 Angle d’inclinaison de la lunette arrière α=25°
III-1.4.1.1 Champ dynamique pour U∞=4 m.s-1
III-1.4.1.2 Champ dynamique pour U∞=12,50 m.s-1
III-1.4.2 Angle d’inclinaison de la lunette arrière α=05° et α=40°
III-2 Etude dynamique dans l’eau
III-3 Comparaison des résultats
III-3.1 Comparaison des résultats avec d’autres études
III-3.2 Caractéristiques générales du champ de vitesse dans le proche sillage d’un corps d’Ahmed
III-3.2.1 Longueur de la zone de recirculation LR*
III-3.2.2 Déficit de vitesse ∆U*
III-3.2.3 Intensité maximale des fluctuations de la vitesse longitudinale Iu
III-3.2.4 Vorticité longitudinale moyenne maximale ω*xM
CHAPITRE4 ETUDE DU CHAMP THERMIQUE
IV-1 Etude thermique du jet chaud issu du tube d’injection
IV-2 Etude du champ thermique dans le cas de l’injection du jet chaud dans le proche sillage du corps d’Ahmed
IV-2.1 Angle d’inclinaison de la lunette arrière α=25°
IV-2.1.1 Champ thermique pour U∞=4 m.s-1 et Uj=5 m.s-1
IV-2.1.1 Champ thermique pour U∞=12,5m.s-1 et Uj=8,5 m.s-1
IV-2.2 Angle d’inclinaison de la lunette arrière α=5°
IV-2.2.1 Champ thermique pour U∞=12,5m.s-1 et Uj=8,5 m.s-1
IV-2.2.2 Champ thermique pour U∞=4m.s-1 et Uj=5 m.s-1
IV-2.3 Angle d’inclinaison de la lunette arrière α=40°
IV-2.3.1 Champ thermique pour U∞=12,5m.s-1 et Uj=8,5 m.s-1
IV-2.3.2 Champ thermique pour U∞=4m.s-1 et Uj=5 m.s-1
CHAPITRE5 DISCUSSION ET RESULTATS COMPLEMENTAIRES
V-1 Mise en évidence d’une transition pour α=25° et détermination du nombre de Reynolds critique
V-1.1 Aspect stationnaire
V-1.2 Aspect instationnaire
V-2 Scénarios du transport du scalaire
V-2.1 Angle d’inclinaison de la lunette arrière α=25°
V-2.1.1 Transport du scalaire pour ReL < ReLc
V-2.1.2 Transport du scalaire pour ReL > ReLc
V-2.1.2.1 Zone de sillage proche
V-2.1.2.2 Zone de sillage intermédiaire
V-2.2 Angle d’inclinaison de la lunette arrière α=5° et 40°
V-3 Mélange
V-3.1 Evolution de la température moyenne maximale
V-3.2 Caractéristiques pseudo lagrangiennes
V-3.2.1 Evolution longitudinale du centroïde
V-3.2.2 Evolution longitudinale de la racine carrée de la variance
V-3.3 Evolution de l’intensité maximale des fluctuations de température
V-3.4 Taux de dissipation des fluctuations de température
V-3.4.1 Taux de dissipation aux points correspondant aux maxima de température moyenne
V-3.4.2 Taux de dissipation dans le plan x*=2 le long des lignes y*=0,50 et z*=-0,40 147
V-3.4.2.1 Ligne y*=0,50
V-3.4.2.2 Ligne z*=-0,40
V-3.4.3 Temps de dissipation des fluctuations scalaires et temps de réactions chimiques
V-4 Cas pratiques
V-4.1 Impact sur les piétons
V-4.2 Impact sur les automobilistes
CHAPITRE6 CONCLUSION ET PERSPECTIVE
CHAPITRE7 ANNEXE
VII-1 Transport du scalaire – Aspect instationnaire
VII-2. Temps de réaction chimique

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