Comptes Rendus
no. 2
Seuils d'instabilités des écoulements de type rotor–stator avec flux axial

Présenté par : Paul Clavin

Sébastien Poncet1  ; Marie-Pierre Chauve1
1 IRPHE, UMR 6594, technopôle de Château-Gombert, 49, rue Frédéric Joliot-Curie, BP 146, 13384 Marseille cedex 13, France
Comptes Rendus. Mécanique, Volume 334 (2006) no. 2, pp. 123-128.

Cette Note propose une étude expérimentale sur la stabilité des écoulements dans une cavité de type rotor–stator soumis à un flux axial. Les diagrammes de stabilité ont été établis, par visualisations de l'écoulement, dans le plan (Re,Vz∗), où Re est un nombre de Reynolds global et Vz∗ est la vitesse axiale imposée en entrée de la cavité adimensionnée par celle du rotor. Trois rapports d'aspect G de la cavité ont été considérés, couvrant la gamme des écoulements de type Batchelor à couches limites séparées et celle des écoulements de type Couette de torsion à couches limites jointes. On montre ainsi l'influence de la rotation, de la géométrie et surtout celle d'un flux axial sur les seuils d'apparition et de disparition des instabilités. De nouvelles structures apparaissent également par rapport au cas sans flux.

This experimental study deals with the stability of rotor–stator flows subjected to an axial inward or outward throughflow. Stability diagrams have been established by flow visualizations according to the rotational Reynolds number Re and to Vz∗ the dimensionless axial velocity in the radial gap between the rotor and the shroud. Three aspect ratios G of the cavity have been considered to take into account both Batchelor type of flows with separated boundary layers and torsional Couette type of flows with joined boundary layers. We show then the influence of rotation, geometry and most of all of the superimposed throughflow on the appearance and disappearance thresholds of instabilities. Some new structures have also been observed to be compared to the case of a closed cavity.

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DOI : 10.1016/j.crme.2006.01.007
Mot clés : Mécanique des fluides, Stabilité, Cavité rotor–stator, Visualisation
Keywords: Fluid mechanics, Stability, Rotor–stator cavity, Visualization
Sébastien Poncet 1 ; Marie-Pierre Chauve 1

1 IRPHE, UMR 6594, technopôle de Château-Gombert, 49, rue Frédéric Joliot-Curie, BP 146, 13384 Marseille cedex 13, France 
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Sébastien Poncet; Marie-Pierre Chauve. Seuils d'instabilités des écoulements de type rotor–stator avec flux axial. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 334 (2006) no. 2, pp. 123-128. doi : 10.1016/j.crme.2006.01.007. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2006.01.007/

[1] L. Schouveiler; P. Le Gal; M.-P. Chauve Instabilities of the flow between a rotating and a stationary disk, J. Fluid Mech., Volume 443 (2001), pp. 329-350

[2] A. Cros; P. Le Gal Spatiotemporal intermittency in the torsional Couette flow between a rotating and a stationary disk, Phys. Fluids, Volume 14 (2002), pp. 3755-3765

[3] E. Serre; E. Crespo del Arco; P. Bontoux Annular and spiral patterns in a flow between a rotating and a stationary disk, J. Fluid Mech., Volume 434 (2001), pp. 65-100

[4] D. Rémy; N. Pérenne; J.-M. Foucaut; D. Buisine Étude par la PIV des structures à la périphérie d'une cavité rotor–stator aspirée, C. R. Mécanique, Volume 332 (2004), pp. 195-201

[5] D. Rémy; G. Gauthier; D. Buisine Instabilities between rotating and stationary parallel disks with suction, Phys. Fluids, Volume 17 (2005) no. 1

[6] S. Poncet; M.-P. Chauve Crossflow instability in a rotor–stator cavity with axial inward throughflow, J. Fluid Mech., Volume 545 (2005), pp. 281-289

[7] S. Poncet, Écoulements de type rotor–stator soumis à un flux axial : de Batchelor à Stewartson, Thèse de doctorat de l'Université d'Aix-Marseille I, 2005

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