Simulation numérique directe et analyse de stabilité de couches limites laminaires en présence de micro-rugosités

par Estelle Piot

Thèse de doctorat en Dynamique des fluides

Sous la direction de Grégoire Casalis.

Soutenue en 2008

à Toulouse, ISAE .


  • Résumé

    L'un des moyens de diminuer la traînée de frottement d'un avion est d'agrandir la zone laminaire sur les ailes ou la dérive. Des études ont montré que des micro-rugosités placées au sein de la couche limite peuvent retarder le phénomène de transition vers la turbulence. L'objectif de cette thèse est donc d'étudier numériquement l'écoulement de couche limite laminaire dans l'entourage proche de rugosités de surface, en se focalisant sur l'influence qu'ont ces dernières sur les ondes d'instabilité à l'origine de l'apparition de la turbulence. Nous avons d'abord étudié les ondes d'instabilité longitudinale au sein d'une couche limite de plaque plane sans gradient de pression. En présence de rugosités placées périodiquement selon l'envergure, l'écoulement est inhomogène selon la normale à la paroi et la direction transverse. Sa stabilité linéaire a donc été étudiée en utilisant un formalisme biglobal. Cela a permis d'obtenir les modes propres de l'écoulement en présence des rugosités, et de montrer dans quelle mesure ces dernières stabilisent la couche limite. Ensuite nous avons considéré les ondes d'instabilité transversale, qui apparaissent près du bord d'attaque des ailes en flèche. Des simulations numériques directes (DNS) ont été effectuées afin d'étudier comment une allée périodique de rugosités peut générer ces ondes. Des analyses de stabilité linéaire ont permis d'interpréter les résultats des DNS et d'y identifier deux types d'ondes d'instabilité transversale : des ondes stationnaires, générées par un mécanisme de réceptivité non-linéaire vis-à-vis des rugosités, et des ondes instationnaires, dues à un mécanisme d'instabilité quasi-absolue dans la couche limite.

  • Titre traduit

    Direct numerical simulations and stability analyses of laminar boundary layers in the presence of micro-roughness elements


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Informations

  • Détails : 1 vol. (XX-195 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 187-193 Index p. 195

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : ISAE-SUPAERO Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace. Service documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2008/18 PIO
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