Simulation numérique du tremblement transsonique et optimisation de formes

Transonic buffet simulation and shape optimisation

• Auteur / Autrice : David Alfano
• Direction : Alain Lerat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écoulement instationnaire (dynamique des fluides)

Résumé

Dans la mesure où le tremblement transsonique limite le domaine de vol des aéronefs, sa prédiction à moindre coût et son contrôle sont d'intérêt crucial pour les avionneurs. Nous proposons donc dans ce travail d'une part d'améliorer le calcul des écoulements transsoniques instationnaires typiques du tremblement et d'autre part d'évaluer une démarche de contrôle de ce phénomène. Le présent travail inclut un état de l'art sur le tremblement transsonique, une présentation des méthodes employées ainsi que des travaux de validation réalisés. Compte tenu des limitations de la modélisation statistique de la turbulence classique, l'utilisation de modélisations dites hybrides (PANS et DES) est alors explorée pour le calcul du tremblement transsonique sur profils supercritiques ; ces techniques permettent de reproduire numériquement avec une précision satisfaisante les phénomènes observés expérimentalement. Enfin, une démarche originale d'optimisation de formes est proposée afin de diminuer l'intensité ou de repousser l'apparition du tremblement transsonique sur profils d'ailes. Les cas traités (profils classique ou supercritique) ainsi que la démarche multi-objectifs adoptée permettent d'élaborer une méthodologie efficace et systématique d'obtention de formes plus performantes vis-à-vis du tremblement.

Since transonic buffet limits the flight envelope of aircrafts, its cost-effective prediction and control are of crucial interest for industrials. Therefore, it is proposed in this work first to enhance the computation of unsteady transonic flows typical of buffet and next to assess a way to control this phenomenon. The present study includes a state of the art on transonic buffet, a description of the methods used as well as a description of the validation work conducted. Taking into account the limits of classical statistical turbulence models, socalled hybrid turbulence models (PANS and DES) are then assessed for the computation of transonic buffet over supercritical airfoils; these models allow to numerically reproduce with a good accuracy the physical features experimentally observed. Eventually, an original shape optimization procedure is proposed to reduce the level or push back the onset of transonic buffet over airfoil sections. The choice of the computed cases (classical or supercritical airfoils) and of a multi-objective approach allow to build an efficient and systematic methodology to obtain shapes that yield improved performances with respect to transonic buffet.