Filets d’eau ruisselant le long d’un cylindre soumis au vent : interaction avec le sillage
Résumé
When water flows around a cylinder in an air stream, two water rivulets form near the separation points. In this paper, the interaction between these rivulets and the wake is studied. It is first shown experimentally that the rivulets vibrate under certain wind speed at a frequency close to the vortex shedding frequency. These vibrations are assumed to result from capillary standing waves at the free surface of the rivulets. The eigenfrequency of the fundamental mode is evaluated with an energy analysis. We then derive a model for the interaction between the dynamics of the rivulets and that of the wake. The model predicts lock-in between these two degrees of freedom for a limited windspeed interval and a simultaneous amplification of the fluctuating transverse force acting on the cylinder. These results explain the recent experiments of Alam & Zhou (2006)
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).
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