Études sur les jets à contre-courant

Les jets à contre-courant ont fait l'objet de plusieurs études puisqu'ils ont la capacité de favoriser le développement de la turbulence sans utilisation d'agitateurs mécaniques. Ce phénomène est possible puisque les couches de mélange entre le jet et l'écoulement à contre-courant ont un fort gradient de vitesse. Les résultats de recherches ont permis de comprendre par exemple l'évolution des dimensions des jets, la similitude des profils de vitesse et les limites d'instabilité en fonction de plusieurs paramètres adimensionels. Malgré ces nombreuses contributions scientifiques, ces résultats ont été validés en détails seulement pour le cas d'un jet unique et à haut nombre de Reynolds et peu d'information est disponible quand il y a présence de plusieurs jets à contre-courant. Un banc d'essai inspiré d'un bruleur à flamme unidimensionnelle a été utilisé pour étudier expérimentalement cette configuration : une matrice de jet à contre-courant. L'objet de cette recherche est d'investiguer les éléments suivants : — Les régimes stables et instables en fonction des paramètres adimensionels. — La différence entre un jet isolé et une matrice de jets à contre-courant. — La fréquence caractéristique des structures tourbillonaires. D'après la littérature, la longueur des jets évolue de façon linéaire en fonction du ratio vitesse du jet sur celui de l'écoulement (Ujet/U). De plus, la pente de cette droite est environ 2.4 à 2.9. Toutefois, dans une matrice de jets à contre-courant, la constante des droites se trouve entre 0.11 à 0.22 et ces valeurs dépendent du nombre de Reynolds de l'écoulement. Ensuite, la littérature prédit des jets instables quand le rapport des vitesses dépasse une valeur de 1.4 pour le jet isolé. Toutefois, pour le régime laminaire à très faible nombre de Reynolds étudié ici, que le jet soit isolé ou dans une matrice, les instabilités n'ont pas été détectées dans ces conditions. Le critère (Ujet − U)/(Ujet + U) > 1.32 a alors été utilisé pour tenter de détecter les instabilités introduites par les couches de mélange. Cependant, l'utilisation de ce critère dans la configuration de matrice de jets était inconsistente, ce qui a mené à utiliser un autre critère basé sur le nombre de Reynolds minimum qui varie entre Rejet � 35 et Re � 368. Finalement, une analyse fréquentielle des structures tourbillonaires générées par les jets a permis d'estimer une fréquence caractéristique entre 3 et 29 Hz dans les plages de ratio de vitesse étudiées.