Caractéristiques cinématiques et structurelles d'un jet d'air plan turbulent frappant une plaque plane placée à distance variable

Cinematic and structural characteristics of a turbulent planar jet impinging a flat plate with variable distance

¹ Gaz de France, Direction de la Recherche, DU – MEI, 361 avenue du Président Wilson, BP 33, 93211 Saint-Denis La Plaine Cedex, France
² IUT de Marseille, Département Thermique et Énergétique, 142 traverse Charles Susini, 13388 Marseille Cedex 13, France
³ École des mines de Nantes, GEPEA UMR CNRS 6144, 4 rue A. Kastler, BP 20722, 44307 Nantes Cedex 3, France

Auteur de correspondance : camille.solliec@emn.fr

Reçu : 28 Mars 2003
Accepté : 23 Octobre 2003

Résumé

Le développement du jet libre est relativement bien connu, ce n'est pas le cas du jet plan turbulent en présence d'un impact. En effet, selon la distance H de la paroi d'impact, et de l'épaisseur initiale e du jet, le développement se fera de manière relativement différente à cause du confinement qui conditionne l'expansion du jet. À la différence du jet libre, il n'existe pas à l'heure actuelle de base de données complète ni de modèle global permettant de décrire analytiquement la décroissance de la vitesse moyenne dans le plan de symétrie des jets plans en impact. La littérature fait bien état de lois semi-empiriques, mais les relations correspondantes ne concernent que quelques zones de la région de jet : le cône potentiel et la zone d'affinité principalement. Le travail présenté concerne d'une part, l'établissement d'une corrélation générale capable de décrire l'évolution de la vitesse axiale quelles que soient l'épaisseur du jet et la distance à l'impact, et d'autre part, la description du champ de turbulence du jet et les lois d'épanouissement latéral. Les résultats du modèle de décroissance de la vitesse axiale sont aussi comparés et validés à l'aide de mesures expérimentales obtenues par vélocimétrie laser à effet Doppler.

Abstract

The development of the free jet is relatively well known, it is not the case of the impinging turbulent plane jet. Indeed, according both to the distance H of the plate of impingement, and to the initial thickness e of the jet, its development will be relatively different because the plate distance H/e strongly conditions the expansion of the jet. Work presented deals principally with the development of a general correlation able to predict the decrease of the axial velocity whatever the thickness of the jet and the impinging distance. The results are compared and validated by using experimental measurements obtained by laser Doppler velocimetry. An other part of the paper describes the turbulence intensity field and the half width of the jet for different H/e ratios.