On the vortex dynamics of shear-driven deep cavity flows with asymmetrical walls
Résumé
The influence of the length-to-depth aspect ratio and of wall asymmetry on the main vortical flow structures evolving in rectangular two-dimensional deep cavities is studied experimentally using wall-pressure and particle image velocimetry (PIV) measurements. Wall-pressure and cavity flow statistics have been analyzed and shown that the flow features are strongly affected especially by the asymmetry. An emphasis is given concerning the behavior of the shear layer oscillations that are compared to the analytical deep-cavity model prediction proposed by P.J.W. Block (NASA Tech. Note. 1976). The results show good agreement with Block’s model if the value of the convection velocity is properly adjusted. Stochastic estimation of the cavity flows demonstrates that convective structures are involved downstream of the cavity along the wall and highlights the physical nature of the pressure-producing flow structures.
En utilisant des mesures de la pression du mur et de PIV, nous étudions expérimentalement l’influence du rapport de forme longueur versus profondeur et de l’asymétrie du mur sur la structure d’écoulement tourbillonnant principal évoluant dans des cavités profondes à deux dimensions rectangulaires. La pression du mur et la statistique d’écoulement dans la cavité sont analysées et montrent que les caractéristiques d’écoulement sont fortement affectées surtout par l’asymétrie. Nous mettons l’emphase sur le comportement des oscillations de la couche cisaillée, qui sont alors comparées aux prédictions du modèle analytique pour cavité profonde proposé par P.J.W. Block (NASA Tech. Note. 1976). Les résultats montrent un bon accord avec le modèle de Block, si la valeur de la vitesse de convexion est ajustée de façon appropriée. L’estimé stochastique des écoulements dans la cavité montre que les structures convectives existent en aval de la cavité le long du mur et souligne la nature physique des structures d’écoulement produisant de la pression. [Traduit par la Rédaction]