Analyse physique et modélisation d'écoulements instationnaires turbulents autour de structures portantes en aérodynamique externe

Physical analysis and modelling of unsteady turbulent flows around lifting bodies in external aerodynamics

• Auteur / Autrice : Larissa Smaguina Laval
• Direction : Daniel Favier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2

Résumé

L'ecoulement instationnaire turbulent autour du profil d'aile a forte incidence est etudie par l'analyse physique, simulation numerique, ainsi que par la comparaison avec les donnees experimentales. L'approche de macrosimulation de structures organisees (oes, organized eddy simulation ) est adoptee en couplage avec le modele de turbulence a deux equations, dans le present travail. Une etude du choix du traitement parietal approprie est effectuee au sein du modele de turbulence. Une analyse detaillee de la dependance de la solution vis-a-vis de parametres numeriques, et notamment de maillages est presentee. L'ecoulement instationnaire turbulent autour du profil d'aile immobile a des incidences de 12, 14 et 20 est etudie. L'instationnarite naturelle de l'ecoulement est prise en compte par l'approche de modelisation des structures organisees. Le modele a deux equations incluant le traitement parietal a faible nombre de reynolds base sur la fonction d'amortissement choisie est implemente sur le maillage approprie. L'augmentation discrete de l'incidence permet l'observation de l'evolution du decollement de la couche limite, ainsi que l'apparition de l'allee tourbillonnaire alternee de von karman et des tourbillons de kelvin-helmholtz. L'etude du profil oscillant autour de l'incidence moyenne de 12 permet d'estimer l'impact de l'instationnarite forcee sur l'ecoulement autour du profil, ainsi que son interaction avec l'instationnarite naturelle. Deux types d'oscillations sont consideres : le mouvement de type tangage et le mouvement combine de tamis/tangage. L'apparition du tourbillon de decrochage et le phenomene de relaminarisation sont observes. Ce dernier se manifeste par l'apparition de boucles d'hysteresis sur les courbes des parametres aerodynamiques. Le modele du premier ordre a deux equations permet une prediction correcte des phenomenes propres aux ecoulements instationnaires autour de profils d'aile et un relativement bon accord avec l'experience.