Thèse soutenue

Prévision et décomposition de la force aérodynamique basée sur le vecteur de Lamb en écoulement compressible visqueux
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Auteur / Autrice : Camille Fournis
Direction : Michel CostesRenato Tognaccini
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique des fluides
Date : Soutenance le 28/10/2021
Etablissement(s) : Sorbonne université en cotutelle avec Università degli studi di Napoli Federico II
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Office national d'études et de recherches aérospatiales (France). Centre de Meudon
Jury : Président / Présidente : Paola Cinnella
Examinateurs / Examinatrices : Jacques Magnaudet, Simon Trapier, Didier Bailly, Franck Hervy
Rapporteurs / Rapporteuses : Sven Schmitz, Antoine Sellier

Résumé

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L'évaluation précise de la portance et de la traînée exercées sur un avion est incontournable pour l'ingénieur aérodynamicien. Afin de concevoir de futurs avions commerciaux qui minimisent la consommation de carburant, et donc les coûts d'exploitation et l'empreinte environnementale, l'ingénieur doit clairement identifier les sources phénoménologiques de la portance et de la traînée. Pour ce faire, il utilise des méthodes de décomposition de la force aérodynamique en champ lointain, comme par exemple la formulation basée sur le vecteur de Lamb. Cette formulation est nouvelle, très prometteuse, mais la décomposition de la force aérodynamique proposée est sensible au point de référence utilisé pour le calcul des moments, dépendante de la taille du domaine d'intégration, incapable de fournir une définition robuste de la traînée d'onde, et le rôle physique de la compressibilité dans la portance et la traînée n'est toujours pas identifié. Cette étude a consisté à développer une décomposition basée sur le vecteur de Lamb invariante vis à vis du point de référence permettant de mieux comprendre ce rôle et d'évaluer la traînée d'onde en écoulement transsonique. Dans ce but, les symétries de l'écoulement dans le champ lointain ont été étudiées afin de garantir l'invariance vis à vis du point de référence. Une interprétation physique du rôle de la compressibilité dans la portance et la traînée a été rendue possible en soulignant la relation entre la décomposition basée sur le vecteur de Lamb et les théories aérodynamiques classiques. Enfin, une définition pratique de la traînée d'onde utilisant le vecteur de Lamb a été élaborée.