Calculs de stabilité et transition sur des configurations hypersoniques complexes

par Laurent Dussillols

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides

Sous la direction de Daniel Arnal.

Soutenue en 1999

à Toulouse, ENSAE .


  • Résumé

    Les travaux présentés dans cette thèse traitent de la transition laminaire-turbulent de la couche limite hypersonique, sans effet de gaz réels, en écoulement tridimensionnel. Au préalable, nous avons comparé les différences entre la théorie d'Orr-Sommerfeld et l'approche non locale (PSE) sur un cône sans incidence, et montré que les effets non parallèles sont d'autant plus importants que les ondes d'instabilité sont obliques. La méthode eN, couplée à l'approche locale, a été largement exploitée afin de comprendre les mécanismes responsables de la transition à grand nombre de Mach. Ainsi, sur deux configurations tridimensionnelles principales (cône et aile delta, avec ou sans incidence), les confrontations antre les résultats numériques et les expériences réalisées en soufflerie amènent à dire que ce sont différentstypes d'instabilité qui pilotent la transition sur une même géométrie. Dans le cas du cône avec incidence, où les calculs ont été effectués en tenant compte de la courbure des lignes de courant, les ondes instables du premier mode - dont la direction de propagation fait un angle d'environ 60° avec l'écoulement extérieur - peuvent, au voisinage des génératrices supérieure et inférieure, être tenues pour responsables du changement de régime de la couche limite laminaire. Entre ces deux génératrices, c'est une instabilité dite "mixte" (un mélange du premier mode et de l'instabilité transversale, engendrée par le caractère tridimensionnel de l'écoulement) qui provoque certainement l'apparition de la turbulence. Les expériences menées sur l'aile delta ont démontré que l'émoussement du bord d'attaque et l'incidence provoquaient una avncée de la ligne de transition par rapport au cas "bord d'attaque aigü sans incidence". Les calculs de stabilité et l'utilisation de la méthode eN ont été plus délicats à mener que dans le cas du cône, mais les résultats obtenus sont encourageants et les corrélations numérique / expérience sont assez bonnes. Il y a création d'une forte instabilité transversale lorsque le bord d'attaque est émoussé, et cette dernière devient responsable de la transition, alors que dans les cas sans émoussement et avec incidence, c'est l'instabilité "mixte" (comme sur le cône) qui déclenche le changement de régime de la couche limite.

  • Titre traduit

    Stability calculations and transition on complex hypersonic configurations


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Informations

  • Détails : 1 vol. (170 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.123-127. Index

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace. Service documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 1999 / 263 DUS
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