Numerical and experimental studies of the flow around a partially submerged vertical cylinder

Overview & Synopsis

L'écoulement et l'injection d'air autour d'un cylindre vertical partiellement immergé, en translation, est étudié expérimentalement et numériquement. Le régime d'écoulement est turbulent avec 15 000 < Re < 60 000 et 0.4 < F r < 1.7, où Re et F r sont les nombres de Reynolds et de Froude adimensionnés à l'aide du diamètre D du cylindre. Une cavité à l'aval du cylindre est observée. L'objectif de ce travail est d'étudier les efforts de traînée, l'élévation de la surface libre et la vitesse critique à partir de laquelle il y a entraînement d'air. Un bon accord entre les expériences et les simulations a été trouvé, évaluant ainsi la profondeur de la cavité, le coefficient de traînée et la vitesse critique d'injection d'air. Abstract : The flow around a vertical cylinder piercing the free-surface is studied experimentally and numerically. The cylinder has a free-end and the range of velocities are in the regime of turbulent wake with experiments and simulations carried out for 15 000 < Re < 60 000 and 0.4 < F r < 1.7, where Re and F r are the Reynolds and Froude numbers based on the cylinder diameter D. A cavity downstream the cylinder is observed. The focus here is on drag force measurement, free-surface elevation, and critical velocity for air-entrainment. Specifically, a good agreement between experiments and simulations is obtained for the cavity depth, the drag coefficient and the critical velocity.