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Thèse soutenue

Étude expérimentale et modélisation des mécanismes de transition sur aile en flèche, avec application au maintien de la laminarité

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Auteur / Autrice : Gilles Gasparian
Direction : Daniel Arnal
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique des fluides
Date : Soutenance en 1998
Etablissement(s) : Toulouse, ENSAE

Résumé

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Le travail présenté dans ce mémoire, divisé en deux parties principales, traite de la transition laminaire-turbulent de la couche limite en écoulement incompressible sur des ailes en flèche. La première partie concerne les problèmes de contamination et de transition naturelle de la ligne de partage alors que la seconde est relative à la transition par instabilités (longitudinales ou transversales) sur une aile en flèche. Les conclusions dégagées au cours de ce travail s'appuient sur des résultats numériques et expérimentaux obtenus dans la soufflerie subsonique F2 du Fauga-Mauzac. L'étude de la ligne de partage a permis de quantifier les performances d'un Gaster bump et d'une aspiration pariétale en tant que dispositifs anti-contamination. Des mesures par films chauds montrent que la couche limite sur la ligne de partage reste laminaire jusqu'à des nombres de Reynolds très élevés (proche des valeurs sur le bord d'attaque d'un avion de transport). Une étude numérique de la transition naturelle de la théorie de la stabilité linéaire est aussi entreprise. Les résultats obtenus sont en bon accord avec les observations expérimentales. Dans la seconde partie, on s'intéresse aux moyens de prévision de la transition sur une aile en flèche munie d'un dispositif d'aspiration. Les positions de transition et les spectres de fluctuations (observées expérimentalement) fournissent une base de données pour l'exploitation de la méthode du eN (théories liéaires Orr-Sommerfeld et PSE). Deux stratégies d'intégrations sont retenues pour le calcul du facteur N : la méthode enveloppe et la méthode à β fixé. La confrontation entre résultats expérimentaux et numériques montre que la stratégie à β fixé semble la plus appropriée. Enfin, une étude à caractère plus fondamental est entreprise à l'aide du modèle PSE non linéaire.