Trajectoire et sillage d'un corps en chute libre en interaction avec un autre corps ou en présence d'un confinement

• Main Author: Brosse, Nicolas
• Format: Others
• Published: 2010
• Online Access: http://oatao.univ-toulouse.fr/7067/1/brosse.pdf

Un corps en chute libre dans un fluide sous l'effet de la gravité peut être soumis à des perturbations. De façon générale, celles-ci peuvent être dues aux mouvements propres du fluide porteur, à la présence d'autres corps mobiles ou encore à la présence de parois. Dans un premier temps, nous avons choisi de nous intéresser à l'interaction de deux disques identiques chutant dans un fluide de densité proche de celle du corps. Différents comportements d'interaction sont observés pour des disques de rapports de forme variable (diamètre sur épaisseur) et des nombres de Reynolds (effets inertiel sur effets visqueux) couvrant des trajectoires rectilignes et périodiques oscillantes. Lorsque les disques sont lâchés en tandem, ils s'attirent et se rencontrent. Après le contact, le comportement dépend du rapport de forme : les disques épais se séparent et tombent côte à côte, tandis que les disques minces continuent leur évolution ensemble dans une configuration relative stable. Lorsque les corps sont lâchés côte à côte, on observe une répulsion des corps qui se traduit par un éloignement horizontal. Une modélisation pour chacun de ces comportements (attraction, répulsion) a été proposée. Dans un deuxième temps, nous avons étudié l’effet de parois fixes sur le mouvement d'un disque isolé en chute libre. Les disques sont lâchés dans des tubes cylindriques créant différents rapports de confinement (diamètre du disque sur diamètre du tube). Nous avons mis en évidence que le comportement du corps dépendait du rapport de forme : la trajectoire d'un disque mince est déstabilisée par le confinement, alors que celle d'un disque épais est stabilisée. Des visualisations des sillages à l'aide de colorants ainsi que des simulations numériques de l'écoulement autour de disques fixes ont été réalisées et ont permis de mieux comprendre le rôle du sillage sur les interactions.