Etude de stabilité linéaire globale d'écoulement fortement décollé de couche limite de plaque plane

Global linear stability analysis of a flat plate separated flow

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

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écoulement laminaire

Résumé

La compréhension des mécanismes de transition d'écoulements décollés laminaires trouve un intérêt particulier de par sa présence au sein de nombreuses applications industrielles. Notamment, la prédiction précise de la première bifurcation associée à un tel écoulement et la construction de modèles réduits, pourrait autoriser des développements d'outils de contrôle efficaces, permettant une augmentation des performances aérodynamiques des profils considérés. Dans ce cadre, nous proposons à travers ce mémoire une analyse de stabilité originale, prenant en compte le caractère fortement non parallèle de l'écoulement. En particulier, une étude de stabilité linéaire ''globale'', sur une configuration académique d'écoulement décollé de plaque plane, révèle l'influence des modes globaux bidimensionnels et tridimensionnels, dans la dynamique en espace et en temps de la perturbation, en fonction du type de forçage appliqué. En outre, une telle étude identifie des mécanismes non détectés par les approches classiques, comme une très large amplification transitoire 2D de la perturbation le long de la couche de mélange, et un mécanisme centrifuge pouvant conduire à une tridimensionnalisation du décollement. Enfin, la décomposition de la perturbation dans la base de modes globaux s'avère une réduction de modèle pertinente, dans l'objectif d'un contrôle efficace.

The understanding of the transition mechanisms of laminar separated flows, which occur in many industrial applications, has a particular scientific interest. Notably, an accurate prediction of the first bifurcation and the development of reduced models associated to the dynamic of the perturbation could allow an optimization of the control procedure and increase the aerodynamic performances. In this context, we propose through this work an original stability analysis which takes into account the non parallelism effects of the flow. In particular, a global linear stability analysis on a flat plate separated flow, identify the influence of 2D and 3D global modes in the space and time dynamics of the perturbation. More specifically, a such study identify mechanisms not revealed by the classical approaches, as a large 2D transient amplifying behavior along the shear layer and a centrifugal mechanism leading to a 3D bifurcation of the separated flow. Finally, the global modes decomposition leads to an efficient reduced model in order to develop control strategies.