Comparaison avec les mesures de température

Comme cela a été évoqué, il est intéressant de comparer la localisation des mesures de température (qui seront présentées au chapitre 5) aux lignes caracté- ristiques de niveaux de gris que nous venons de déterminer à partir des images. Concernant la ligne moyenne, on a donc sélectionné de la même manière qu'on l'a évoqué précédemment les points des maxima de température. Ceux-ci présentent les mêmes caractéristiques concernant leur localisation vers le bord amont du jet et la zone de pénétration dans le champ proche.

Pour ce qui est des enveloppes amont et aval du jet, on s'est basé sur la température adimensionnée T∗ ₌ <T >−Tmin

Tmax−Tmin. On a choisi la valeur de T

144 Ligne centrale et enveloppe du jet U_j U_∞ U_j U_∞ U_j U_∞

Fig. 4.34 - Comparaison des lignes caractéristiques du jet pour les trois régimes d'écoulement. Régime sans interaction : noir : r = 3.3 ; Régime d'interaction : orange : r = 5.4 ; Régime

d'impact : bleu : r = 8

Symboles Bord amont Ligne moyenne Bord aval

Points issus des images ∗ + •

Corrélations retenues − · − − −−

est visuellement apparue la plus adaptée aux contours tels qu'ils ont été envisagés sur les visualisations avec le seuil de ζ∗ _{= 0.25. L'ensemble des points des lignes} caractéristiques du jet issu des images et des mesures de température, ainsi que les corrélations qui ont été retenues pour ces lignes sont représentés sur la gure 4.35 pour les rapports 3.3 et 9.4. Ce sont en eet les deux seuls rapports pour lesquels nous disposons des mesures scalaires à cet endroit.

La première constatation est l'excellent accord entre les points issus des mesures de température et ceux déterminés à partir des images à la fois pour le bord amont et pour la ligne centrale du jet dans les deux cas. Concernant le rapport r = 9.4, les mesures de température dans la zone de pénétration conrment d'une part que la ligne centrale démarre au bord amont du jet (respectivement entre le bord amont et le centre du jet pour le rapport r = 3.3), et sont en accord avec les points que l'on a retenus pour la zone de développement (jusqu'à Y/Lj = 6 environ). Ce tracé montre que les corrélations retenues sont donc également valables pour les lignes issues des mesures de température.

Concernant le bord aval, en revanche, l'écart entre les points est plus impor- tant, ce qui est uniquement visible pour le rapport 9.4. Pour la détermination de l'enveloppe avale à partir des images, nous avons inclus la trace des tourbillons contrarotatifs, visibles sur l'image, notamment de par l'épaisseur du plan lumineux. Pour les mesures de température, situées strictement dans le plan médian Z/Lj = 0,

4.8 Comparaison avec les mesures de température 145 U j U_∞ U j U_∞

Fig. 4.35 - Comparaison des lignes caractéristiques du jet avec les mesures de température pour les rapports 3.3 et 9.4.O Régime sans interaction (noir) : r = 3.3 ;a O Régime d'impact (vert) :b

r = 9.4

Symboles Bord amont Ligne moyenne Bord aval

Points issus des images ∗ + •

Mesures de température  ◦ ♦

Corrélations retenues − · − − −−

a

O Ob

la trace moyenne de ces tourbillons n'est pas aussi étendue, ce qui explique l'expan- sion moins marquée que présentent les mesures de température en comparaison des enveloppes déduites des images.

Enn, on peut noter que les trois lignes caractéristiques issues des mesures de température semblent plus inuencées dans leur évolution par la géométrie rectan- gulaire du jet dans la zone de pénétration.

Chapitre 5

Étude locale du jet

Sommaire

5.1 Le régime sans interaction (exemple du rapport r = 3.3) 148 5.1.1 Plan médian horizontal (Z/Lj = 0) . . . 148

5.1.2 Sortie du jet . . . 150 5.1.3 Zone de pénétration . . . 153 5.1.4 Zone de développement . . . 158 5.1.5 Flux turbulents . . . 171 5.2 Le régime d'impact (exemple r = 9.4) . . . 178 5.2.1 Plan médian horizontal (Z/Lj = 0) . . . 178

5.2.2 Sortie de jet et zone de pénétration/développement . . . . 183 5.2.3 Impact . . . 200 5.2.4 Eet de connement 3D . . . 201 5.2.5 Flux turbulents . . . 211 5.3 Décroissance du scalaire . . . 216 5.4 Dynamique instationnaire, analyse spectrale . . . 217 5.5 Echelles internes du scalaire . . . 230 Ce chapitre présente des mesures de vitesse et/ou de température eectuées ponctuellement à l'aide de sondes à l froid et/ou l chaud. Les résultats sont pré- sentés sous forme de cartographies d'iso-valeurs de température et/ou vitesse dans les plans perpendiculaires aux axes de la veine, en allant de la sortie du jet à la zone tourbillonnaire.

Toutes les distances le long des axes sont adimensionnées par la largeur du jet Lj = 8 cm (on rappelle sa hauteur Hj = 5 cm), le point d'origine des trois axes O étant situé au centre de l'orice du jet. On adopte pour la température la décomposition classique : θ =< T > +θ0_{. L'écart type de température est noté σ}

θ. Tous les résultats de température moyenne sont présentés sous forme d'un écart de température adimensionné, prenant comme référence la température de l'écoulement principal T∞ :

T∗ = < T >−T∞ ∆T

Les écarts-types sont également présentés sous forme adimensionnée par ∆T : σ∗_θ = σθ

148 Le régime sans interaction (exemple du rapport r = 3.3) Les mesures cinématiques sont quant à elles présentées en unité dimensionnelle.

Ces mesures concernent pour l'essentiel deux rapports de vitesses xés, r = 3.3 et r = 9.4, correspondant respectivement au régime sans interaction et au régime d'impact. Compte tenu de la conguration très diérente de l'écoulement dans cha- cun des cas, nous avons choisi de les étudier l'un après l'autre.

5.1 Le régime sans interaction (exemple du rapport

r = 3.3)

Après avoir observé l'écoulement dans son plan médian horizontal, celui-ci est ensuite décrit par des plans de coupe perpendiculaires à l'écoulement principal, en partant de la sortie du jet vers le champ lointain. On rappelle les valeurs caractéris- tiques dans cette conguration : Uj ≈ 7 m.s−1 (vitesse débitante) et U∞≈ 2.1 m.s−1 pour un marquage typique en température ∆T ≈ 10°C.