Les tourbillons de Von Karman
Les tourbillons de Von Karman se manifestent dans les sillages d'obstacles. Dans les turbines, on les observent surtout aux bords de fuite des aubes, des directrices et des avant-directrices. Ils sont sensibles au sigma.
Ils sont constitués de lâchers de tourbillons alternés chacun tournant dans le sens opposé au précédent générant ainsi des sollicitations alternées au bord de fuite qui secouent le profil à des fréquences assez élevées mais généralement faibles en intensité. Leur fréquence (\(f\)) peut être associée au nombre de Strouhal :
\(f=S \frac{v}{e}\)
Où \(v\) est la vitesse au bord de fuite et \(e\) l'épaisseur au bord de fuite. Le nombre de Strouhal prend une valeur autour de 0,2. Il s'agit évidemment d'une approximation, l'épaisseur au bord de fuite doit inclure la couche limite et tout décrochage sur le profil à l'amont du bord de fuite l'affecte.
Sur la figure suivante,sur l'image de gauche on voit qu'ils engendrent, sur le prototype, de faibles usures sans conséquences le long du bord de fuite où la vitesse est plus élevée et au plafond et ceinture à l'aval du bord de fuite, on y observe des "moustaches".
Sur l'image de droite, on les observe sur le modèle. L'ajustement du sigma permet de les faire apparaître et de les observer.
Comme solution à ce phénomène, on observe qu'ils s'atténuent en diminuant l'épaisseur du bord de fuite mais cette solution se bute à certaines limites mécaniques. Alors une autre possibilité est de tenter d'éviter la stabilité de la fréquence en créant du désordre dans les tourbillons. On y parvient en créant très localement une modification du bord de fuite asymétrique par exemple, un léger arrondi sur le côté extrados. L'effet de cette solution peut s'observer sur modèle réduit.
