Contribution à l'étude de la transition de couche limite sur un cylindre en flèche en écoulement hypersonique

par Emmanuel Bénard

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides

Sous la direction de Thierry Alziary de Roquefort.

Soutenue en 1998

à Poitiers .

mots clés

• Écoulement laminaire
• Turbulence
• Rugosité

Résumé

La these a pour objet, d'une part de conforter ou d'infirmer des criteres d'apparition de la transition sur un cylindre en fleche en ecoulement hypersonique, d'autre part de s'efforcer de mieux caracteriser la physique de ces processus transitionnels. Cette contribution repose essentiellement sur une approche experimentale ; les tests ont ete effectues dans la soufflerie h210 du ceat de poitiers. Les mesures au moyen de la technique de la peau mince ont apporte des informations complementaires dans deux cas : le regime liss, sans perturbation autre que les perturbations de l'ecoulement dans la soufflerie, et le regime rugueux pour lequel on a teste l'influence de petits obstacles (bidimensionnels et tridimensionnels) places sur la ligne d'attachement. En regime lisse, les tests ont confirme la decroissance du nombre de reynolds de transition lorsque le nombre de mach le long de la ligne d'attachement augmente. Mais aucune explication definitive ne peut etre retenue et la question de l'origine des perturbations provocant la transition reste donc l'interrogation centrale de ce type d'etude. Lorsque la transition est declenchee par une rugosite, une hauteur minimale d'influence est assez clairement definie. En outre, il est montre que les rugosites tridimensionnelles sont plus destabilisatrices que leurs homologues bidimensionnelles. De plus, l'utilisation d'une fonction d'intermittence s'est averee adequate dans le but d'estimer l'evolution du flux de chaleur au cours de la phase transitionnelle. Dans une seconde partie experimentale, la technique du film chaud est developpee et testee en vue d'obtenir des renseignements sur la nature instationnaire de la transition. Diverses grandeurs statistiques telles le facteur d'intermittence, la duree moyenne des spots turbulents, leurs vitesses de convection sont extraites du signal issus de films chauds. Une approximation de la geometrie de ces spots est proposee. Cette collection de donnees constitue la premiere du genre sur cette configuration, en regime hypersonique.

Titre traduit

Study of boundary layer transition on a swept cylinder in hypersonic flow

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