Contribution à l'étude expérimentale sur la réduction des pertes de charge dans les tuyaux au moyen de "riblets"

Abstract

Pendant des décennies, la réduction de la traînée dans l'écoulement turbulent des tuyaux a fait l'objet de nombreuses études. À partir de toutes les techniques de réduction de traînée développées, cette étude se concentre principalement sur la technique qui utilise des « riblets ». Cette technique récente consiste à modifier la géométrie de la paroi à l'aide de micro-rainures dans le sens du courant appelées « riblets ». Le but de cette étude expérimentale est de déterminer l'effet réducteur de traînée des « riblets » dans un écoulement d'air turbulent et complètement développé dans un tuyau. Le tube d'essai utilisé a été construit avec deux demi-cylindres soigneusement assemblés ensemble. Ces demi-cylindres étaient faits de tuyaux en cuivre commerciaux de 1 1/4 po de diamètre nominal. Ce tube d'essai de 6 pi de long était équipé de deux prises de pression séparées par 4 pi 7 po qui constituaient la section d'essai pour l'étude de la traînée. L'expérimentation a utilisé un film vinyle « riblets » avec une hauteur et un espacement des rainures en V symétriques égaux à 0,003 ». Fabriqués par la société 3M, ces films « riblets » à dos adhésif ont été soigneusement fixés aux surfaces internes du tube d'essai. Les hauteurs h$ \ sp+$ des « riblets » testés, exprimées en unités de murs, variaient de 3 à 15. Ces hauteurs h$ \ sp+$ correspondent à des nombres de Reynolds Re allant de 22 000 à 130 000. Les résultats des tests ont démontré que les « riblets » peuvent produire une réduction de traînée allant de 3 % à 9 %. Les résultats ont également montré que l'effet de réduction de traînée des « riblets » augmente avec h$ \ sp+$ et Re où la réduction maximale de la traînée de 9 % se produisait lorsque $ \ rm h \ sp+ \ approx 15$ unités de mur et $ \ rm Re \ approx 130~000. En conclusion, les résultats obtenus dans cette étude sont très encourageants et démontrent l'intérêt d'utiliser des « riblets » pour les écoulements internes, principalement pour les cas avec des nombres de Reynolds élevés pour lesquels $ \ rm h \ sp+ +> 6$