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RÉSUMÉ
Des tourbillons longitudinaux de faible énergie peuvent être générés en amont d’une couche limite laminaire à l’aide de petits éléments de rugosité. Ces tourbillons induisent, à l’intérieur de la couche limite, des régions alternées de haute et de basse vitesse qui peuvent stabiliser la couche limite et y retarder la transition à la turbulence. S’il est confirmé dans des situations d’intérêt pratique, cet effet pourrait permettre d’importantes réductions de traînée visqueuse et donc de consommations.
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INTRODUCTION
Des tourbillons longitudinaux de faible énergie peuvent être générés en amont d’une couche limite laminaire à l’aide de petits éléments de rugosité. Ces tourbillons induisent, à l’intérieur de la couche limite, des régions alternées de haute et de basse vitesse qui peuvent stabiliser la couche limite et y retarder la transition à la turbulence. S’il est confirmé dans des situations d’intérêt pratique, cet effet pourrait permettre d’importantes réductions de traînée visqueuse et donc de consommations.
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3. Effet stabilisant des streaks artificiels
Le développement de la transition de bypass laisserait croire que le développement de streaks a toujours un effet déstabilisant dans la couche limite. Certaines observations expérimentales vont toutefois contre cette interprétation. Arnal & Juillen avaient remarqué qu’en présence de forts niveaux de turbulence résiduelle dans l’écoulement incident (la FST) effectivement le point de transition à la turbulence est déplacé en amont par rapport à une situations avec de bas niveaux de FST. Pour des valeurs intermédiaires de FST, ils ont été surpris de constater que le point de transition se déplaçait en aval. Boiko et collaborateurs ont forcé des ondes de Tollmien-Schlichting dans une couche limite en présence de FST et ont observé, en aval, la présence d’ondes de Tollmien-Schlichting. Pour des hauts niveaux de FST et/ou de l’amplitude des ondes forcées, ces ondes avaient un effet déstabilisant induisant une augmentation brutale du niveau de turbulence mais, pour des niveaux intermédiaires de FST, ils ont observé que ces ondes étaient moins amplifiées qu’elles l’auraient été dans une couche limite de Blasius non exposée à la FST. Ces résultats ont motivé notre analyse de la stabilité des couches limites striées en présence de streaks d’amplitude finie mais inférieure...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - * - Une introduction élémentaire à la théorie de la stabilité hydrodynamique est donnée par l’ouvrage An introduction to hydrodynamic stability par P.G. Drazin (en anglais, Cambridge University Press, 2001).
-
(2) - * - Une monographie plus spécialisée est celle de P.J. Schmid et D.S. Henningson Stability and transition in shear flows (en anglais, Springer, 2001).
-
(3) - ANDERSSON (P.), BRANDT (L.), BOTTARO (A.), HENNINGSON (D.) - On the breakdown of boundary layers streaks - . J. Fluid Mech., 428, p. 29-60 (2001).
-
(4) - ARNAL (D.), JUILLEN (J.C.) - Contribution expérimentale à l’étude de la réceptivité d’une couche limite laminaire à la turbulence de l’écoulement général - . Rapport Technique 1/5018, Onera (1978).
-
(5) - BECHERT (D.W.), BRUSE (M.), HAGE (W.), VAN DER HOEVEN (J.G.T.), HOPPE (G.) - Experiments on drag-reducing surfaces and their optimization with an adjustable geometry - . J. Fluid Mech., 338, p. 59-87 (1997).
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