Contribution à l'étude de l'interaction onde de choc couche limite transitionnelle en écoulement hypersonique à mach 5

par Ludovic Vandomme

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides

Sous la direction de Amer Chpoun.

Soutenue en 2004

à Evry-Val d'Essonne .


  • Résumé

    Les interactions onde de choc couche limite en écoulement hypersonique peuvent avoir des conséquences dramatiques sur les charges thermiques, particulièrement si le choc est assez intense pour induire un décollement. Les niveaux de flux de chaleur dans la région de l'interaction dépendent fortement de la nature, laminaire ou turbulente de la couche limite mais une attention toute particulière doit être prise quant aux interactions transitionnelles qui existent aux altitudes où le nombre de Mach est élevé et la densité faible. Cette thèse est consacrée à l'étude expérimentale et numérique des interactions transitionnelles en écoulement hypersonique. Les expériences ont été conduites sur une maquette cylindre jupe dans la soufflerie R2Ch de l'Onera à Mach 5 pour des pressions génératrices différentes. Des simulations Navier-Stokes avec le code Nasca et des calculs de stabilité avec le code Castet ont également été réalisés afin d'aider à l'interprétation des données. Les objectifs de ce travail sont : (1) de constituer des cas test de référence dans le domaine de l'interaction transitionnelle. (2) d'évaluer la capacité des codes Navier-Stokes à prédire correctement cette interaction. (3) de prédire la transition en réalisant des calculs de stabilité et en utilisant la méthode du facteur N. Des mesures pariétales de pression et de flux de chaleur, des sondages de couche limite par vélocimétrie laser et tube de Pitot et des strioscopies ont par ailleurs été réalisés afin de fournir une description précise de l'écoulement.


  • Résumé

    Shock wave/boundary layer interactions in hypersonic flows may have major consequences on thermal loads, especially if the shock is strong enough to induce separation. The heat-flux levels in the interaction region strongly depend on the nature, laminar or turbulent of the boundary layer but special attention should be paid to transitional interactions which are likely to exist at altitude where the Mach number is high and the density low. This thesis is devoted to the experimental and numerical study of transitional interactions in hypersonic flow. The experiments were performed on a hollow cylinder-flare model in the Onera R2Ch wind tunnel at a Mach number of 5 and for varying stagnation pressure. Navier-Stokes simulations with the Nasca solver and stability calculations with the Castet code have also been performed to help in the data interpretation. Objectives of this work are (1) to build reference test cases in the domain of transitional interaction, (2) to evaluate the capacity of Navier Stokes codes to correctly simulate this interaction, and (3) to predict transition using stability calculations and factor N method. Wall pressure and heat-flux measurements, Laser Doppler Velocimetry (LDV) and Pitot boundary layer surveys, surface flow visualizations and schlieren photographs have been performed to provide a precise description of the flow field

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Informations

  • Détails : 271 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.257-271

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  • Cote : 533.2 VAN con
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