Caractérisation des écoulements de cavité asymétriques
Résumé
La définition d’une cavité est simple. Il s’agit d’un espace creux, naturel ou artificiel, plus ou moins large et plus ou moins profond, fermé ou non. Il existe de nombreuses formes de cavités (rectangulaires, cylindriques). D’une manière plus mécanique on peut décrire une cavité comme une succession de 2 marches, descendante puis montante. Alors que dans le cas d’une marche descendante, l’écoulement d’air vient recoller plus loin le long du plan horizontal, la présence d’une marche montante va créer une zone de mélange où nous allons trouver de part et d’autre une vitesse d’écoulement de cavité faible et une vitesse d’écoulement extérieur élevée. Ce cisaillement du champ de vitesse va dépendre des paramètres géométriques de la cavité : largeur, hauteur, profondeur, et finalement différence de hauteur entre parois amont et aval. Les effets liés aux écoulements de cavités sont de type aéro-acoustique (modes hydrodynamiques) et également de recirculation avec des possibilités de mise en pression de la cavité et de pompage. Historiquement, l’un des premiers à avoir compris l’importance des cavités est
Rossiter et plus tard Block. Ils détermineront des fréquences d’oscillation auto-entretenues pour chaque mode. Les constantes de Rossiter (γ et κ) permettent ainsi d’obtenir pour une largeur de cavité les fréquences des oscillations auto-entretenues. De nombreuses études expérimentales et numériques se sont focalisées sur les paramètres de largeur ou de profondeur de cavité mais peu ont étudié l’impact de la différence d’altitude entre faces amont et aval. Seul Yamamoto s’est penché sur l’influence de ce paramètre. Il a notamment regardé l’effet d’une variation de Nusselt. Nous verrons dans cette étude les conséquences d’une telle géométrie. En effet, une cavité dite industrielle n’est que très rarement symétrique. Pour conclure sur l’importance des cavités on peut citer plusieurs exemples d’application : soute de larguage des bombardiers, toits ouvrants dans l’automobile ou encore les équipements en toiture des trains. Alors que cette présence dans de nombreux domaines est avérée, il n’existe que très peu d’études s’attachant à caractériser les écoulements de cavités asymétriques.