Simulation aux Grandes Échelles de tourbillons longitudinaux soumis à une turbulence extérieure intense

Large Eddy Simulation of longitudinal vortices submitted to an intense external turbulence

• Auteur / Autrice : Cristian-Emil Moldoveanu
• Direction : Jean Boisson, Florentin Moraru
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dynamique des fluides
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT en cotutelle avec Académie Technique Militaire (Bucarest)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Avions

Sillage (aérodynamique)

Tourbillons (mécanique des fluides)

Mots clés libres

Instabilités de Crow

Instabilité elliptique

Simulations des Grandes Échelles

Effet de sol

Résumé

Le but de cette thèse est d'étudier le comportement des tourbillons sous l'influence d'une turbulence extérieure. Les travaux portent tout d'abord sur les aspects concernant les tourbillons qui constitutent le sillage des avions. La validation des méthodes numériques utilisées est réalisée par comparaison entre les résultats théoriques et les résultats obtenus par simulation numérique d'un tourbillon solitaire. On a étudié le comportement d'un écoulement perturbé à l'intérieur ou à l'extérieur d'un tourbillon solitaire. L'étude de l'effet de la turbulence extérieure sur une paire de tourbillons longitudinaux contrarotatifs a mis en évidence la compétition entre l'instabilité elliptique et l'instabilité de Crow des tourbillons. Par l'étude des interactions d'une paire de tourbillons longitudinaux contrarotatifs au voisinage d'une paroi, on a mis en évidence le mécanisme de génération d'une couche de vorticité et le décollement des tourbillons au voisinage d'une paroi.

The aim of this thesis is to study the behavior of the vortices under the influence of an external turbulence. We present the main mechanisms of instability, which is the basis of the counter-rotating vortices longitudinal decay. For the simulations we have selected the software JADIM developed by IMFT, adapted for Large Eddy Simulation of the turbulent flows. The validation of the numerical methods and of the software used, is made by comparing the theoretical and the numerical results of a single longitudinal vortex flow, in absence of external disturbances. We studied the behavior of a perturbed flow to the interior or to the exterior of a vortex. The study of the effect of the external turbulence on a counter-rotating longitudinal vortices pair highlighted the competition between elliptical and Crow instability. The simulation of the vortices pair in ground effect highlighted the generation mechanism of a vorticity layer and the generation of the secondary vortices.