Vortex-induced vibrations on industrial chimneys

Effet de l'excitation des structures cylindriques par les tourbillons alternés : modélisation de l'amplitude pour les codes de construction Les vibrations causées par le détachement de tourbillons alternés (vibrations induites par vortex) constituent une préoccupation majeure lors de la conception de cheminées industrielles. Cette excitation est due à un couplage non linéaire entre le lâcher tourbillonnaire et le mouvement d’oscillation. Elle peut engendrer des amplitudes de vibration élevées à faible vitesse de vent. Il existe de nombreuses méthodes pour les prédire et la plupart d'entre elles doivent être améliorées.Pour améliorer les prédictions en soufflerie, il est nécessaire de connaître l'écoulement autour des cylindres circulaires à des nombres de Reynolds élevés. Une expérience dans une grande soufflerie a révélé une nouvelle information concernant la fréquence de lâcher des tourbillons à grands nombres de Reynolds : au lieu d'une seule fréquence, nous avons trouvé deux nombres de Strouhal bien distincts, 0.2 et 0.25 environ. Or de nombreuses études antérieures avaient trouvé des nombres de Strouhal dispersés dans l'intervalle 0.2-0.25 sans plus de précision.De plus, les distributions de pression instationnaire et les mesures de force à grande échelle sont utilisées pour valider une méthode expérimentale pour simuler un écoulement à haut nombre de Reynolds dans une soufflerie à petite échelle. Des éléments de rugosité collés sur la surface peuvent déclencher un écoulement à nombre de Reynolds élevé et reproduire en grande partie les distributions de pression instationnaire. Néanmoins, les fréquences de lâcher de tourbillons et les efforts restent différents à petite échelle.Dans des essais aéroélastiques 3D, on trouve que la couche limite atmosphérique turbulente affecte davantage l'écoulement que les rugosités artificielles. Sans couche limite atmosphérique, la réponse augmente et diffère entre le cylindre rugueux et le cylindre lisse. Ces résultats ont été corroborés par une expérience vraie grandeur sur site avec des profils de couche limite variant naturellement.Une autre méthode pour prédire les vibrations induites par les tourbillons consiste à utiliser des modèles analytiques. Pour trouver le meilleur modèle, deux modèles classiques sont comparés à un nouveau modèle approximatif. Les résultats dépendent du produit masse-amortissement. Lorsque ce produit est faible, le nouveau modèle fonctionne mieux, tandis que l'un des modèles classiques reste meilleur lorsque ce produit masse-amortissement est élevé.