Approche numérique et expérimentale du transfert de chaleur en écoulement de Gortler

Abstract

Nous avons observé un comportement inattendu du transfert thermique dans une couche limite laminaire sur paroi concave à basse vitesse nominale, une configuration particulièrement ignorée dans la littérature. Cette couche limite contient des tourbillons de Görtler intenses. Dans cette situation, les mesures précises du flux de chaleur pariétal démontrent que l'amélioration du transfert thermique est extrêmement grande, au-dessus de celui correspondant au cas d'une couche limite turbulente sur plaque plane. L'analyse démontre que pour une gamme de vitesse inférieure à une certaine vitesse critique, la couche limite transitionnelle est dominée par l'instabilité centrifuge. D'autres résultats renforcent cette discussion dont l'analyse de l'influence du forçage des perturbations amonts ainsi qu'un ensemble de visualisations d'écoulement. Une méthode numérique, résolvant les équations de Navier-Stokes pour une couche limite temporelle, permet une analogie avec le développement linéaire et non-linéaire des tourbillons réguliers de Görtler et leur instabilité primaire. Ces résultats sont comparés aux mesures expérimentales.