Comptes Rendus
no. 3
Experimental observation of the straining field responsible for vortex ring instability
[Observation expérimentale du champ responsable de l'instabilité du tourbillon torique]

Présenté par : Pierre Perrier

Antoine Dazin1  ; Patrick Dupont1  ; Michel Stanislas1
1 Laboratoire de mécanique de Lille, boulevard Paul Langevin, cité Scientifique, 59655 Villeneuve d'Ascq, France
Comptes Rendus. Mécanique, Volume 332 (2004) no. 3, pp. 231-236.

L'objectif de ce travail est de mettre en évidence expérimentalement le champ en point-selle responsable de l'instabilité du tourbillon torique. Pour cela, le champ à proximité du noyau issu des mesures par Vélocimétrie par Images de Particules est comparé à celui établi théoriquement pour des tourbillons à petits noyaux en fluide idéal. Les données théoriques et expérimentales étant assez proche, il est possible d'utiliser les premières pour comprendre les seconds. Le champ en point-selle responsable de l'instabilité est ensuite mis en évidence dans des résultats expérimentaux.

The aim of this work is to show experimentally the straining field responsible for the vortex ring instability. To do so, the velocity field in the neighbourhood of the core is measured with Particle Image Velocimetry. This field is compared with the one coming from theoretical work on a thin vortex ring in an ideal fluid. Theoretical and experimental data fit well. This indicates that the linear phase of the instability is weakly influenced by viscosity.

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DOI : 10.1016/j.crme.2003.12.008
Keywords: Fluid mechanics, Vortex ring instability, Particle Image Velocimetry
Mot clés : Mécanique des fluides, Instabilité du tourbillon torique, Vélocimétrie par Images de Particules
Antoine Dazin 1 ; Patrick Dupont 1 ; Michel Stanislas 1

1 Laboratoire de mécanique de Lille, boulevard Paul Langevin, cité Scientifique, 59655 Villeneuve d'Ascq, France 
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Antoine Dazin; Patrick Dupont; Michel Stanislas. Experimental observation of the straining field responsible for vortex ring instability. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 332 (2004) no. 3, pp. 231-236. doi : 10.1016/j.crme.2003.12.008. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2003.12.008/

[1] T. Maxworthy The structure and stability of vortex rings, JFM, Volume 51 (1972), pp. 15-32

[2] S.E. Widnall; J.P. Sullivan; S. Ezekiel On the stability of vortex rings, Proc. Roy. Soc. A, Volume 332 (1973), pp. 335-353

[3] S.E. Widnall; D.B. Bliss; C.Y. Tai The instability of short waves on a vortex ring, JFM, Volume 66 (1974), pp. 35-47

[4] S.E. Widnall; C.Y. Tsai The instability of the thin vortex ring of constant vorticity, Philos. Trans. Roy. Soc. London Ser. A, Volume 287 (1977), pp. 273-305

[5] P.G. Saffman The number of waves on unstable vortex rings, JFM, Volume 84 (1978), pp. 721-733

[6] L.E. Fraenkel Examples of steady vortex rings of small cross-section in an ideal fluid, JFM, Volume 51 (1972), pp. 119-135

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