Instabilité de la avitation

Dans les premières phases du développement de la po he de avitation, la positiondupointdefermeturevariepeuetla avitéestsouvent onsidérée omme stationnaire. En revan he, quand la avité s'allonge, les variations de la zone de fermeture augmentent progressivement onduisant à des instationnarités et souvent à une déstabilisation de la avité. La po he instable os ille entre une petite et une grande avité et le pro essus de déstabilisation est a ompagné d'un lâ hé périodique de nuages de vapeur.L'implosionde es nuages induitdes pi sdepressiondehauteintensité.Cespi ssontsouventresponsablesdel'érosion du prol.

Diérents mé anismes de déstabilisation des avitésont été ités dans la lit- térature :lagénérationd'ondes de ho lorsde l'implosiondes nuagesde vapeur, la formation et l'ampli ationd'instabilités au sein de la ou he de isaillement se développant à la surfa e de la avité, la transition entre avitation partielle et super avitation, et la formation d'un jet-rentrant qui remonte vers le bord d'attaqueet entraînela rupture de lapo he etla formationde po hes de vapeur ([Jousselin et al.,1991℄, [Stutz etal.,1997℄, [Callenaere etal., 1998℄).

Lagure(1.6)montrel'évolutiontemporelledelapo hede avitationsurun prol NACA66. Ces imagessont obtenues ave une amérarapideà2000 images par se ondes. On observeun omportementinstable ara térisé par laformation et le développement de la po he (photos 1 à 5)jusqu'à une longueur de

50%

de la ordesuivieparledéveloppementd'unjetrentrant(photos6et7)responsable du déta hement de la po he et de la formation d'un nuage de vapeur (photos 8 et 9).

Lavariétéde es mé anismespossiblesvientdu faitquele omportementdy- namique de la avitation partiellefaitappelàdes ara tères plus oumoins om-

Figure 1.6 Evolution expérimentale de la po he de avitation sur un prol NACA66,

α = 8

,

Re = 800000

,

∆t = 5 ∗ 10

−3

s

,é oulementduhautverslebas.

de zones de transition, laprésen e de zones de dé ollementet de re ollement, la présen e de stru tures tourbillonnairesou laprésen e de surfa e déformable.

[Kubota etal., 1992℄montrentque la avitation de type nuage peut provenir du dé ollement et de l'enroulement de la ou he limite au bord d'attaque de la avité. Ce phénomène onduit à une instabilité de la ou he de isaillement se développant à la surfa e de la avité, instabilité qui oupe la avité en deux donnantnaissan eàlaformationd'unnuagedevapeur onve téparl'é oulement. [Leet al.,1993℄ont onstaté quel'instabilitéd'une avitéest liéeàsonépaisseur. Pour une avité épaisse, un jet rentrant peut apparaître àune ertaine longueur de avité et ontribuer au déta hement d'une grande po he de vapeur. Dans le as d'une avité min e, le ontre é oulement est réduit à une petite région près

signi ative.[ Kawanamiet al.,1997℄sesontintéressésaunuagede vapeuretont démontré qu'ilexiste un lienentre lejet rentrantetlenuage onve té.Lavitesse du jet rentrant est du même ordre de grandeur que elle de l'é oulement. Un petit obsta le pla é au niveau de la n de la avité de po he était apable de bloquer le jet rentrant empê hant de e fait la formation du nuage de vapeur. [Pahm et al.,1999℄ ont montré que les fréquen es du jet rentrant sont égales aux fréquen es du lâ her de nuage déterminées par les mesures de pression e qui montre que le lâ her de nuage est réellement onduit par le jet rentrant. [Arndt et al.,2000℄ se sont intéressés à la transition de la avitation par po he au nuage de vapeur à l'aide d'une appro he expérimentale /numérique. Ils ont onstaté quelesos illationsde portan einduitesparla avitationsontfortement périodiques etles ara téristiquesdu spe tre hangent onsidérablementsur une gammede

1 <

σ

2α

< 8.5

.Troistypesde omportementos illantsont notés.Pour

1 <

σ

2α

< 4

, un pi spe tral de forteamplitude existe à un nombre de Strouhal de 0.15 environetilest indépendant du nombre de avitation.Pour

4 <

σ

2α

< 6

, ilobtientunefréquen eplus élevée,maisun pi spe tralplus faible.Lafréquen e de e pi est presqueune fon tionlinéairedunombre de avitationet orrespond à un nombre de Strouhal onstant, basé sur la longueur de avité égal à de 0.3. Pour

6 <

σ

2α

< 8.5

, la avitation de bulles peut se produire. Ils ont aussi remarquéquepourlesvaleursélevées de

σ

2α

,laphysiquedujetrentrantdomine, alors que pour les valeurs basses de

σ

2α

, les phénomènes d'onde ho dominent. [Sakodaet al.,2001℄ontutiliséunfoiltransparentetune amérahautevitesseet ontobservéque lejetrentrant peut démarreràun point quel onquede lapo he. Deuxjetsrentrantpeuventapparaîtredansun y le.Silejetrentrantest produit en amont,savitesse estplus basseques'ilest produit en aval.[Leroux, 2003℄ont ee tué une re her he numérique et expérimentale, dont l'obje tif prin ipal est de omprendre les mé anismes des instabilités dans des é oulements avitants partiels.Deux omportementstrèsdiérentsde avitationde nuage sontobtenus

Ungrand lâ her périodique de nuage de vapeur à un nombre de Strouhalde

0.

3 a été observé pour l'angled'attaque 8, alors quele pro essus est plus omplexe et le nombre de Strouhal est sensiblement inférieur

0.08

pour l'angle d'attaque 6. Cette baisse de fréquen e est due à l'importan e de l'onde de pression due au ollapse de nuage dans le as à 6, et qui est responsable de la disparition soudaine de la avité résiduelle atta hée.

Dans le document Étude numérique et expérimentale des écoulements cavitants sur corps portants (Page 34-37)