Ecoulement autour d'une helice marine, probleme inverse et probleme direct

Flow around a marine propeller, inverse method and analysis problem

• Auteur / Autrice : NOUREDDINE SETTOU
• Direction : Thoai-Sum Luu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Il est bien connu que le calcul des performances et le calcul de projet d'une helice necessite la prise en compte de la contraction et de l'etirement non homogene du pas du sillage tourbillonnaire helicoidal. Pour une helice destinee a fonctionner dans le sillage d'un corps axisymetrique ce sillage est schematise par une repartition des tourbillons toriques, sous l'action de l'helice et du moyeu, la contraction de ces tourbillons toriques a aussi une influence dont il faut en tenir compte dans le calcul. L'etude que nous menons est effectuee en deux etapes. En premiere etape, on etale les tourbillons lies et libres que les pales de l'helice doivent engendrer d'une maniere homogene suivant le sens azimutal, l'ecoulement devenant axisymetrique peut etre traite dans le plan meridien. Ce calcul permet de determiner la contraction et l'etirement du sillage des tourbillons libres tout en prenant en compte les tourbillons toriques schematisant le sillage du corps axisymetrique qui precede l'helice. Il determine en premiere approximation la repartition de pression sur les pales, et la geometrie des pales s'il s'agit du probleme inverse. Dans cette etape, le champ est caracterise par la fonction de courant dont la determination est liee a la repartition de la composante azimutale du rotationnel. Cette repartition est regie par l'equation du mouvement. En seconde etape, on revient au nombre de pales fini. On decompose l'ecoulement en deux parties: la premiere represente l'ecoulement rotationnel provenant du sillage d'amont soumis a l'influence de l'helice et de son moyeu, elle est deduite d'un calcul axisymetrique; la seconde partie irrotationnelle represente le champ induit par l'ensemble des tourbillons lies et libres qui schematisent les pales et le sillage tourbillonnaire. Le positionnement de ces tourbillons libres est obtenu grace au resultat du calcul de la 1ere etape. Ce champ 3d est traite moyennant la methode de singularites en imposant la condition de glissement sur les pales pour le probleme direct et la condition sur la circulation et la conservation du flux traversant les facettes associees sur les deux faces de la pale pour le probleme inverse, tout en prenant en compte des effets induits par la partie rotationnelle constituant l'ecoulement bien entendu. Ce calcul permet de determiner la repartition definitive de la pression sur les pales et la geometrie finale des pales pour le probleme inverse