Turbulent boundary layer over a deep cavity: friction coefficient and streamwise velocity components

Abstract

Deep cavities are present in car vehicles in numerous forms. Although drag downstream cavities have interested many authors, this aspect was never treated for particularly deep cavities. The objective of the present investigation is to study the effect of a deep cavity, characterized by its length-to-depth ratio L/H = 0.2, on both the skin friction coefficient and the statistic components of the streamwise velocity. Laser Doppler velocimetry (LDV) was used for the mean velocity and its statistic components measurements. Results obtained by other authors allowed a comparison between shallow and deep cavity configurations. The main conclusion is that with the same flow conditions, the drag increase downstream from the cavity is less important compared to the square cavity. A localized skewness coefficient decrease and a flatness coefficient increase could be related to intermittence ejection of flow from the downstream part of the cavity. This hypothesis was confirmed thanks to particle image velocimetry (PIV) measurements. Résumé :Les cavités profondes sont présentes dans les véhicules automobiles sous différents aspects. plusieurs auteurs se sont intéressés au frottement pariétal en aval d'une cavité rectangulaire. Cependant, cet aspect n'a jamais été abordé pour les cavités très profondes. L'objectif du présent article est d'étudier l'influence d'une cavité rectangulaire profonde, caractérisée par son rapport longueur sur profondeur L/H = 0, 2, sur le coefficient de frottement pariétal ainsi que sur les moments statistiques de la vitesse longitudinale. Les mesures de la vitesse moyenne ainsi que ses moments statistiques ont été réalisées grâce à la Vélocimétrie Laser Doppler (LDV). Nos résultats sont comparés avec ceux d'autres auteurs et montrent que l'augmentation du frottement pariétal en aval d'une cavité est moins importante lorsqu'il s'agit d'une cavité profonde. Un coefficient de dissymétrie (S u ) plus négatif et un facteur d'aplatissement (F u ) plus élevé en aval de la cavité pourront être expliqués par des éjections intermittentes de structures au niveau du bord de fuite de la cavité. Ces éjections ont été mises en évidence grâce aux mesures de vélocimétrie par image de particule PIV.

Control of cavity tones using a spanwise cylinder

“…Low frequencies induced by shear-layer cavity resonance are characterized by large dynamic pressure loads and represent an important problem in many aeronautical applications [14][15][16][17][18]. El Hassan et al [19] have founded that such cavity configuration has different quantitative influence on the skin friction compared with square-cavity cases. Two "classes" of cavities are generally studied.…”