Etude des écoulements non cavitants et cavitants sur des hydrofoils à incidence variable

par Lei Shi

Projet de thèse en Génie énergétique

Sous la direction de Olivier Coutier-delgosha et de Annie-claude Bayeul laine.

Thèses en préparation à Paris, HESAM , dans le cadre de École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur , en partenariat avec LMFL Laboratoire de Mécanique des Fluides de Lille (laboratoire) et de Paris, ENSAM (établissement de préparation de la thèse) depuis le 25-10-2017 .


  • Résumé

    De nombreux dispositifs fonctionnant en mode propulsion ou en mode récupération d'énergie sont basés sur des cinématiques de pales complexes, qui mettent en jeu des variations d'incidences importantes des écoulements sur ces pales. Il en résulte des phénomènes qui ne sont pas observés sur les profils à faible incidence, comme des décollements massifs et des zones de recirculation à grande échelle. Les effets instationnaires dus à la variation continue d'angle, mais aussi aux interactions entre pales et aux instabilités qui sont engendrées dans l'écoulement, affectent fortement les écoulements obtenus. Les dépressions locales à forte incidence favorisent également l'apparition de cavitation, dont le couplage avec la turbulence est essentiel à prendre en compte pour analyser les écoulements dans ce type de configuration. Ces phénomènes complexes ont pour l'instant été peu étudiés, aussi bien d'un point de vue expérimental que numérique. Leur étude fait l'objet de cette thèse, par une approche numérique. On cherchera à caractériser les variations de performance (portance, trainée) ainsi que la physique des écoulements sur un profil NACA soumis à des variations d'incidence. On traitera le problème dans un premier temps sous forme quasi-statique (incidence fixe), puis en prenant en compte des lois de variations d'angle, et enfin les interactions avec d'autres foils. Les écoulements non-cavitants et cavitants seront analysés dans ces différentes configurations.

  • Titre traduit

    Investigation of non-cavitating and cavitating flows on hydrofoils with variable incidence


  • Résumé

    Many devices operating in propulsion mode or in energy recovery mode are based on complex kinematics of the foils motion, which involve large variations of the flow incidence on these foils. It results in unusual phenomena, compared with low incidence flows, like major flow detachments and large-scale recirculation areas. Various unsteady effects related to the continuous angle variation, the interactions with the other foils, and the instabilities generated by the vortices created in the flow, have to be considered. Local pressure decreases obtained at large incidence also favor cavitation, which implies that the turbulence / cavitation coupling has to be included in the analysis of such flow conditions. These complex flow configurations have received less attention than flows at lower incidence, until now, as well with experimental approaches as CFD. This PhD project is focused on the investigations of these flows, by a numerical approach. The objective is to characterize the performance variations (lift, drag) and the physics of the flow on a NACA hydrofoil with variable incidence angles. Quasi-static calculations, with the foil at fix incidence, will be first performed, then various kinematics will be imposed, and interactions with other hydrofoils will be eventually considered. Both non-cavitating and cavitating conditions will be investigated in all cases.