Génération de vibrations par les couches limites turbulentes

Generation of vibrations by turbulent boundary layer

¹ Société Bertin et Cie
² Société Alsthom - ACB - CERG

Résumé

L'écoulement turbulent au voisinage d'une paroi est le siège de fluctuations dynamique qui se traduisent sur la paroi par un champ de forces aléatoires convecté à une vitesse voisine de celle de l'écoulement. La structure spatiale et temporelle de cette excitation est directement liée à celle de la couche limite et dépend de son organisation. On passe en revue les différents modèles dérivés de l'analyse expérimentale des couches limites turbulentes. La production de vibrations dépend de la capacité de la structure à transformer l'énergie cinétique d'excitation en énergie vibratoire; cette capacité est plus ou moins forte suivant la coïncidence en nombre d'ondes et fréquences de l'excitation et des modes propres à la structure. Au vu de ces considérations, on dégage les axes à suivre pour réduire le niveau de vibrations induit par une couche limite turbulente.

Abstract

The turbulent flow close to a wall is the source of dynamic fluctuations expressed on the wall by a random forces' field convected at a speed approaching that of the flow. The spatial and time structure of the excitation is related to that of the boundary layer and depends on its organization. Various models derived from the experimental analysis of turbulent boundary beds are reviewed. The generation of vibrations depends on the capacity of the structure for transfoming the excitation kinetic energy into vibratory energy. This capacity is more or less strong, depending on the coincidence of the wave numbers and excitation frequencies with the modes belonging to the structure. In the light of these considerations, guidelines to be followed are suggested for reducing the level of vibrations induced by a turbulent boundary layer.