Projet ANR-07-JCJC-0032 – Microsillon : Écoulements cisaillés en proche paroi : Effets macroscopiques de morphologies de surface microstructurées
Programme : Jeunes chercheuses & jeunes chercheurs (JCJC) 2007
Année de financement : 2007
Coordinateur du projet : CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE RHONE-AUVERGNE (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE RHONE-AUVERGNE)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique
Montant : 140000.0 euros
Date de début : 2007
Durée : 36 mois
Résumé : "Contexte: -  -  Ce projet se place dans le cadre général des écoulements cisaillés -  près d'une paroi et concerne les écoulements internes et externes. -  Ce type d'écoulements se rencontre dans de nombreuses configurations -  pratiques comme par exemple les ailes d'avions, les coques de bateaux, -  les aubages de turbomachines, les radiateurs ventilés... Dans toutes ces -  applications, la dynamique de l'écoulement en proche paroi a un impact -  majeur sur les performances du système (forces de frottement, transition -  turbulente, transferts thermiques, niveau de bruit). L'innovation dans -  ces applications passe donc par une meilleure connaissance et maîtrise -  du comportement de l'écoulement en proche paroi. -  -  Les travaux récents menés par les membres du projet concernent cette -  thématique. Ils ont montré que la couche limite sur une plaque plane -  peut être stabilisée par une rangée de petites protubérances ou que des -  motifs sérigraphiés gravés en surface peuvent augmenter le transfert -  thermique. Une analyse poussée de stabilité locale a permis d'identifier -  les perturbations capables de retarder la transition dans l'écoulement -  produit par un disque en rotation. Dans toutes ces études, la dynamique -  globale du système est modifiée par application localisée de perturbations -  de faible amplitude. -  -  Objectifs : -  -  Pour des écoulements en contact avec une paroi, l'objectif de ce projet -  est d'agir sur la dynamique globale en utilisant une morphologie de -  surface microstructurée : des ""microsillons"" de taille sub-millimétrique -  gravés selon des motifs déterminés. -  -  Le champ d'application de ce travail concerne à la fois les couches -  limites laminaires avant transition, où les microstructures peuvent -  exploiter des instabilités spécifiques, mais aussi la couche limite -  turbulente, parcourue par des structures dynamiques instables, elles -  aussi sensibles aux détails fins de la paroi. -  -  Par une étude pleinement tridimensionnelle de la dynamique de la couche -  limite, il s'agit d'identifier le rôle de la forme, de la taille, de -  l'anisotropie, de l'asymétrie... du motif microstructuré. -  -  Description et méthodologie: -  -  En rassemblant dans une même équipe des compétences complémentaires, -  cette étude ouvrira un nouveau secteur de recherche au LMFA, rendu -  possible grâce à la création récente de l'Institut des nanotechnologies -  de Lyon (INL) et de sa plateforme technologique sur le site de l'École -  centrale de Lyon. Le travail proposé fait appel à des études théoriques, -  expérimentales et numériques, en forte interaction. -  -  Comme le but est de mettre au point une méthodologie générale valable -  pour une grande classe de systèmes, il faut choisir des configurations -  représentatives sans trop de complexité géométrique. Le choix s'est -  porté sur deux écoulements. -  -  (1) Couche limite sur une plaque plane -  -  Cette configuration bidimensionnelle présente des instabilités -  visqueuses et une amplification spatiale transitoire par une dynamique -  non-normale. Lorsque cet écoulement 2D est soumis à des perturbations -  3D ses propriétés de stabilité sont profondément modifiées. -  -  (2) Couche limite produite par un disque en rotation -  -  Cet écoulement est l'archétype de la couche limite tridimensionnelle. -  Il est fortement instable et ses propriétés de stabilité primaire et -  secondaire commencent à être bien connues. -  -  Les acteurs du projet ont une bonne connaissance (théorique et -  expérimentale) de ces deux types d'écoulements dont il existe des -  réalisations expérimentales au LMFA. -  -  Dans ce projet, il s'agit de mettre à profit les savoirs précédemment acquis -  pour maintenant étudier les effets collectifs de microstructures gravées -  en surface. Le choix de la forme et des motifs de ces structures sera -  guidé par le calcul numérique des propriétés de stabilité. La réalisation -  des différentes morphologies de surface se