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Thèse soutenue

Simulations numériques hybrides RANS/LES de l'aérodynamique des projectiles et application au contrôle des écoulements

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Auteur / Autrice : Franck Simon
Direction : Alain Merlen, Pierre Sagaut
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique des fluides et aérodynamique
Date : Soutenance en 2007
Etablissement(s) : Lille 1

Résumé

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La modernisation des techniques de combat et les avancées technologiques en matière d'armement ont conduit l'armée à accroître ses exigences concernant les vecteurs militaires. Dans ce contexte, deux objectifs en particulier sont transmis aux industriels : l'accroissement de la manoeuvrabilité et la réduction de la dispersion à l'impact. Le contrôle des écoulements parait être un bon candidat, bien que très ambitieux, pour répondre à cette attente. Ce travail de thèse vise à simuler numériquement les phénomènes aérodynamiques rencontrés en vol sur des projectiles gyrostabilisés et à évaluer des dispositifs de contrôle qui permettraient d'améliorer les performances ou de disposer d'une certaine manoeuvrabilité. Dans un premier temps, une étude bibliographique sur le contrôle des écoulements est réalisée afin de mieux appréhender les avantages et contraintes de tels systèmes en vue de leur application aux projectiles. La seconde partie est consacrée à la compréhension de la physique du vol des projectiles à travers l'utilisation de simulations hybrides instationnaires de type RANS/LES pour une large gamme de conditions de vol. Une description fine de ces phénomènes aérodynamiques en régime compressible et à haut nombre de Reynolds est proposée, en se concentrant sur l'analyse du champ turbulent et des fortes instationnarités présentes au sein des écoulements massivement décollés. La dernière partie de l'étude propose des concepts de contrôle et évalue leur performance, que ce soit en terme de réduction de l'effort Magnus ou d'amélioration de la manoeuvrabilité.