Instationnarités en écoulements décollés supersonique

• Auteur / Autrice : Lionel Agostini
• Direction : Jean-Paul Dussauge
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique
• Date : Soutenance le 09/12/2011
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Jean Délery
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Paul Dussauge, Jean Délery, Eric Garnier, Jean-Christophe Robinet, Jean-Paul Bonnet, Pierre Dupont, Richard Saurel
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Eric Garnier, Jean-Christophe Robinet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aérodynamique transsonique

Ondes de choc

Couche limite turbulente

Dynamique des fluides

Mots clés libres

Interaction onde de choc

Couche limite

Couche limite décollée

Écoulement compressible

Instationnarités

Simulations des Grandes Échelles (SGE)

Shock wave

Turbulent boundary layer interaction

Separated boundary layer

Compressible flow

Unsteadiness

Large Eddy Simulation (LES)

Résumé

Les écoulements décollés sont fortement instationnaires, l'objectif de cette thèse a été de localiser et d'identifier les phénomènes à la source de ces instationnarités et de comprendre les processus physiques permettant le transfert de l'information de ces zones sources au reste de l'écoulement. Pour ce faire une analyse des résultats issus de simulations numériques a été réalisée. En étudiant la corrélation et la cohérence entre les positions de choc et les fluctuations de pression, l'interaction a pu être séparée en plusieurs parties distinctes. A l'aide de la théorie des caractéristiques définissant les directions et les cinématiques de propagation de l'information, les liens spatio-temporels entre ces différentes régions ont pu être déterminés. Les résultats de ces études couplés avec ceux issus des expériences ont montré clairement que les phénomènes se produisant à l'intérieur de la zone de recirculation existant en aval du choc de décollement gouvernent la dynamique de la totalité de l'interaction, aussi bien à basse fréquence qu'à moyenne fréquence. Ainsi les mouvements de choc apparaissent comme le miroir des phénomènes se produisant à l'intérieur de la zone décollée. Une représentation équivalente en fluide non visqueux permettant une description du comportement instationnaire de l'interaction a aussi été proposée.

Separated flow are often strongly unsteady; the aim of this thesis is to localize and identify the sources of the unsteadiness and to understand the physical phenomena governing the information transfer from these source zones to the rest of the flow. To do this, data used for this analysis have been obtained from numerical simulations (LES). Both cross-correlation and coherence between shock motion and pressure fluctuations have shown that the interaction can be split in several distinct zones. The theory of characteristics is used to define the information paths and the propagation velocities, so that the space-time links between these regions have been determined. Both numerical and experimental studies have clearly shown that phenomena present within the recirculation buble govern the whole of the interaction, at low and intermediate frequencies. Indeed the shock motions appears as the mirror of phenomena present in the separated zone. An inviscid equivalent scenario has been proposed to represent the interaction.