Processus de conception aérodynamique par les outils numériques récents et validation expérimentale associée : cas de l'installation motrice en supersonique

• Auteur / Autrice : Damien Prat
• Direction : Hieu Ha Minh
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Équations de Navier-Stokes -- Solutions numériques

Aérodynamique supersonique

Euler, Équations d' -- Solutions numériques

Avions de transport supersoniques

Résumé

Dans le cadre de l'étude de l'avion de transport supersonique de seconde génération, cette thèse a pour objectif de définir une méthodologie de conception et d'analyse de l'intégration du système propulsif à l'avion. Après avoir situé le contexte du supersonique de seconde génération et décrit les choix et le fonctionnement de son système propulsif, les méthodes d'évaluation motrice sont présentées dans la première partie. L'analyse des phénomènes physique infiuents pour chacune des étapes de la conception de l'intégration motrice guide ensuite nos choix pour les méthodes numériques adaptées à ces différentes étapes. Placée dans un contexte industriel de conception, la méthodologie d'étude est construite à partir d'outils présentant le temps de cycle et l'investissement en moyens minimaux compte tenu de la complexité des phénomènes à étudier. On accède alors à la mise en oeuvre de méthodes de plus en plus complexes au fur et à mesure de l'avancement, au fur et à mesure du raffinement du dessin. Dans la seconde partie, cette démarche est présentée en l'appliquant à la conception du systèmes propulsif de l'avion supersonique de seconde génération, les phases la constituant sont décrites. Différents niveaux de modélisation géométriques (deux nacelles sur un plan, avion complet. . . ) associés à différents niveaux de modélisation du fluide (Euler, Navier-Stokes) sont présentés suivant la nature des phénomènes à observer. Cette méthodologie a amené à la définition d'un système propulsif dans le temps imparti pour cette thèse. L'évaluation expérimentale du dessin final est présentée dans la troisième partie. L'adéquation entre les différentes méthodes numériques et les phénomènes physiques influents est ainsi analysée et en majeure partie vérifiée. La justesse de l'approche est ainsi démontrée et des possibilités d'améliorations sont dégagées.

Part of the second generation supersonic transport aircraft study, the aim of this thesis is to define a methodology for the aerodynamic design and analysis of the propulsion system integration. After describing the second generation supersonic civil transport aircraft background and its propulsion system integration performance evaluation are presented. The analysis of influential physical phenomena on each of the step of the propulsion system integration design process lead to the choice of the best suited CFD methods for these steps. Within an industrial design context, the presented methodology is based on low cycle, time effective methods considering the complexity of the physical phenomena to be studied. Methods become more and more complex through the design process and its refinement. The second part presents this approach applied to the design of the propulsion system integration of the second generation supersonic transport aircraft. Different steps of the process are described. Various geometrical modelization (two nacelles on a flat plate, complete aircraft configuration. . . ) combined with various fluid modelization (Euler, Navier-Stokes) are presented related to the nature of the physical phenomenon to be observed. This methodology has led to the design of a propulsion system integration within this study. Experimental evaluation of the final design is presented in the third part. The relation between CFD methods and observed physical phenomena is analysed and shows meanly appropriate choices for these methods. The accuracy of the numerical prediction compared to experimental data prove that this approach is well suited and gives access to possible improvements.