Dynamiques de filets d'eau ruisselant le long d'un cylindre plongé dans un écoulement d'air

Abstract

Lorsque de l'eau ruisselle autour d'un cylindre dans un écoulement d'air, deux filets d'eau se forment le long du cylindre au voisinage des points de décollement. Dans cet article, nous étudions l'interaction entre ces filets et le sillage. Nous montrons expérimentalement que, pour certaines vitesses de vent, les filets vibrent à une fréquence proche de la fréquence de détachement tourbillonnaire. Nous supposons que ces vibrations résultent d'ondes capillaires stationnaires sur la surface libre des filets. La fréquence propre du mode capillaire fondamental est estimée par une analyse énergétique. Nous élaborons ensuite un modèle d'interaction entre les filets et le sillage qui prévoit un accrochage entre ces deux degrés de liberté pour un intervalle de vitesse de vent et une amplification simultanée de la force transverse fluctuante s'exerçant sur le cylindre. Ces résultats permettent d'expliquer les expériences conduites récemment par Alam & Zhou (2006).