Approche expérimentale

Approche expérimentale

Afin de permettre la validation du modèle numérique proposé, des essais ont été réalisés en tunnel hydrodynamique, concernant la réponse d’une structure à une ex- citation de couche limite turbulente. Dans ce chapitre, le dispositif expérimental est présenté, ainsi que des considérations sur la couche limite turbulente se développant au sein de ce dispositif. Les moyens mis en œuvre pour obtenir expérimentalement certains paramètres du dispositif sont également présentés. Etant donné que les structures industrielles ne se limitent pas à des plaques planes, une étude est en outre réalisée quant à l’influence de certains types de défauts sur la réponse du dispositif expérimental.Le dispositif expérimental utilisé est décrit dans ce paragraphe afin de définir le modèle numérique de ce dernier, dans le cadre de la réalisation d’une analyse modale par la méthode des éléments finis. Le tunnel hydrodynamique utilisé dans le cadre de l’étude expérimentale (Fig.3.1), est une boucle de recirculation destinée à alimenter une veine de section carrée située dans la partie supérieure de l’installation. Cette boucle est elle même constituée de la pompe 1 du résorbeur 2 du conduit vertical 3 de la section amont 4 du convergent 5 de la veine 6 du pré-divergent 7 du divergent 8 enfin de la cuve aval 9 .

Afin de réguler l’écoulement au sein du tunnel hydrodynamique, trois modes de régulation sont disponibles : Pression-vitesse, Pression-sigma, Vitesse-sigma. Dans le cadre de l’étude réalisée, le choix d’une régulation en pression et en vitesse a été effectué, en effet les caractéristiques de la couche limite turbulente se développant sur le dispositif expérimental sont liées à la vitesse de l’écoulement autour de ce dernier. La pression au sein de l’écoulement a quant à elle été fixée à la pression atmosphérique, (∼ 1013hP a) pour les différents cas de vitesse étudiés, les phénomènes de cavitation ne faisant pas partie du spectre de l’étude. La configuration expérimentale considérée afin d’étudier le comportement d’une structure excitée par une couche limite turbulente est constituée d’une plaque encastrée en amont et laissée libre sur ses trois autres côtés, fermant une cavité remplie de fluide. En effet, des mesure antérieures réalisées avec une configuration encastrée sur les deux largeurs de la structure, on montré une réponse de faible amplitude. Le choix de libérer le côté aval a été réalisé afin d’augmenter l’amplitude de la réponse vibratoire, dans le but de quantifier plus facilement des petites variations de la pression pariétale,Le module comportant la cavité a pour dimensions 728x190x30mm, il s’agit d’un élément massif profilé permettant le développement de la couche limite turbulente. Le support a été dimensionné afin de garantir une bonne rigidité de ce dernier, pour ne pas perturber les mesures vibratoires réalisés sur la structure vibrantes. La largeur du support est proche de la largeur de la veine d’essai, afin de réduire les effets de bords liés à l’entrefer entre ce dernier et la paroi latérale du tunnel hydrodynamique.

La présence du support au sein de la veine d’essai induit une modification de la section fluide de cette dernière. La vitesse de l’écoulement, observée au droit de la structure vibrante est donc différente de la vitesse de consigne du tunnel hydrodyna- mique. En effet la mesure de vitesse utilisée afin de réaliser la consigne est mesurée à l’aide de capteurs de pression situés en amont et en aval de la veine d’essai. La vitesse de consigne ne prend donc pas en compte la réduction de section due à la présence du montage expérimental.Cette cavité est fermée par une plaque encastrée libre de dimensions 160x80x1mm, réalisée en aluminium. L’encastrement considéré est réalisé sur le côté situé en amont de la plaque vibrante, les autres côtés sont quant à eux laissés libres. L’encastrement de la plaque est réalisé par collage de cette dernière sur un sabot de dimensions 20x80x(19 ± ε)mm, lui même fixé au fond de la cavité par vissage. La hauteur ε du sabot est réglable, afin de permettre la réalisation d’une marche montante ou descendante, entre le massif support et le bord amont de la structure vibrante.Des campagnes expérimentales préliminaires ont également permis de mettre en lumière un phénomène d’amortissement liée à la présence d’une lame de fluide entre les bords latéraux de la structure vibrante et les bords de la cavité. Cet amortissement a été modélisé, en utilisant le modèle proposé par [Bacabac et al., 2005], en fonction de l’épaisseur de la plaque et de l’entrefer entre cette dernière et les parois de la cavité. Il a été choisi de réduire la dimension transverse de la plaque afin d’augmenter l’entrefer et de supprimer ainsi l’amortissement local induit par la lame fluide.