Rainwater rivulets on a cable subject to wind

Rainwater rivulets appear on inclined cables of cable-stayed bridges when wind and rain occur simultaneously. In a restricted range of parameters this is known to cause vibrations of high amplitudes on the cable. The mechanism underlying this effect is still under debate but the role of rainwater rivulets is certain. We use a standard lubrication model to analyse the dynamics of a water film on a cylinder under the effect of gravity and wind load. A simple criterion is then proposed for the appearance and position of rivulets, where the Froude number is the control parameter. Experiments with several geometries of cylinder covered with water in a wind tunnel show the evolution of the rivulets with the Froude number. Comparison of the prediction by the model with these experimental data shows that the main mechanism of rivulet formation and positioning is captured. To cite this article: C. Lemaitre et al., C. R. Mecanique 334 (2006).

RésuméDes filets d'eau de pluie apparaissent sur les haubans inclinés de ponts lorsque le vent et la pluie sont présents simultanément. Pour certaines conditions ceci peut causer des vibrations de grandes amplitudes de ces haubans. Le mécanisme précis à l'origine de cet effet est encore l'objet de débat, mais le rôle de ces filets est certain. Nous utilisons un modèle de film mince pour analyser la dynamique d'un film d'eau sur un cylindre, sous l'action de la gravité et du chargement dû au vent. Un critère simple est proposé pour prédire l'apparition et la position des filets, dans lequel le nombre de Froude est le paramètre de contrôle. Des expériences avec différents cylindres couverts d'eau et placés dans une soufflerie montrent l'évolution de ces filets avec le nombre de Froude. La comparaison entre les prédictions du modèle et les données expérimentales permet d'affirmer que le mécanisme principal de création et de positionnement des filets est décrit par ce modèle. Pour citer cet article : C. Lemaitre et al., C. R. Mecanique 334 (2006).