Caractérisation expérimentale aérothermique d'un jet pulsé débouchant dans un écoulement transversal : Influence du nombre de Strouhal d'excitation sur le refroidissement de paroi par film - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2011

Caractérisation expérimentale aérothermique d'un jet pulsé débouchant dans un écoulement transversal : Influence du nombre de Strouhal d'excitation sur le refroidissement de paroi par film

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Qaiser Sultan
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 913861

Résumé

A test rig incorporating injection from a single cylindrical hole inclined at 30° to a thermally uniform mainstream flow was used to study the effects of injectant pulsation in film cooling configuration. The average blowing ratio (M ) were 0.65, 1 and 1.25. The periodic variations in injectant flow were rendered by a loudspeaker based pulsation system to non-dimensionalized excitation frequency ( St ) of 0, 0.2, 0.3 and 0.5. Both aerodynamic and thermal aspects of the flow were studied, using the advanced measuring techniques incorporating the system of Time-resolved PIV, Infrared thermography, Hot wire and cold wire. Pulsation cases resulting in a close-wall orientation of injectant fluid compared to steady blowing bearing outward orientation were only observed in few cases. At M =0.65, jet fluid remains aligned and covers a significant part of the wall under steady blowing. However, under the cases of pulsation that optimum distribution of coolant is significantly compromised. At higher blowing ratios, the injectant lift-off degrades the film protection of the wall. Pulsation under these cases induces large spatial variations in the jet trajectory, collapsing of the jet body and the shedding of wake structures due to the periodic variation of injection flow rate. It was found that the pulsation improves wall coverage of the injectant fluid under low frequency excitation as the separation of the jet from the wall becomes evident (M =1 and 1.25).
Le refroidissement par film froid consiste à refroidir une paroi en injectant un écoulement froid pour protéger celle-ci. Un banc d'essai simplifié d'une configuration d'étude de " film cooling " a été réalisé pour caractériser l'influence d'un écoulement chauffé et pulsé provenant d'un trou cylindrique incliné à 30° dans un écoulement principal thermiquement uniforme. Les taux de soufflage (M ) étudiés sont égaux à 0,65, 1 et 1,25. Les pulsations ont été générées par un hautparleur à des fréquences de pulsation adimensionnalisées ( St ) de 0, 0,2, 0,3 et 0,5. Les aspects aérodynamiques et thermiques de l'écoulement ont été étudiés, en utilisant des techniques de mesure avancées incluant la P.I.V. résolue en temps, la thermographie infrarouge, la vélocimétrie filchaud et la thermométrie fil-froid. Pour M = 0,65, sans pulsation, l'écoulement injecté couvre une partie importante de la paroi. Dans le cas pulsé, cette distribution optimale est considérablement dégradée quelque soit la fréquence de pulsation. Pour M =1 et 1,25, sans pulsation, on observe un décollement de l'écoulement qui dégrade la protection film de la paroi. Dans ces cas, la pulsation induit de grandes variations spatiales à la fois de la trajectoire, de l'éclatement du jet et du passage des structures turbulentes dans le sillage de jet à cause de la variation périodique du débit de jet. On a constaté que la pulsation améliore la protection de la paroi pour des excitations de basse fréquence pour des taux de soufflage important (M = 1 et 1,25).
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Dates et versions

tel-00640968 , version 1 (14-11-2011)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00640968 , version 1

Citer

Qaiser Sultan. Caractérisation expérimentale aérothermique d'un jet pulsé débouchant dans un écoulement transversal : Influence du nombre de Strouhal d'excitation sur le refroidissement de paroi par film. Other. ISAE-ENSMA Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et d'Aérotechique - Poitiers, 2011. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00640968⟩
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