Simulations numériques de perturbations d’un tourbillon de Lamb-Oseen : application à l’éclatement tourbillonnaire dans les sillages des avions de transport

par Olivier Thomas

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Pierre Sagaut.

Soutenue en 2009

à Paris 6 .

mots clés

• Tourbillon
• Sillage d’avion
• Ondes inertielles
• Eclatement tourbillonnaire
• Propagation d’ondes
• Simulation Numérique Directe

Résumé

Ce mémoire synthétise les travaux réalisés sur le thème des instabilités propagatives et l'éclatement tourbillonnaire observé dans des installations expérimentales telles que les souffleries à catapulte ou les bassins hydrodynamiques, dont le but est de caractériser le sillage tourbillonnaire d'avions de transport. Il comprend une synthèse bibliographique, une exploitation des campagnes d'essais réalisées dans la soufflerie B20 à l’ONERA Lille, une présentation du code de calcul FLUDILES de Simulation Numérique Directe, une modélisation des perturbations d'un tourbillon de Lamb-Oseen et la validation des calculs DNS sur la théorie de stabilité linéaire, ainsi qu’une étude numérique et théorique de la dynamique non linéaire d'un tourbillon de Lamb-Oseen par la DNS.

Titre traduit

Numerical simulations of perturbations upon a Lamb-Oseen vortex : application to vortex bursting in civil aircraft wake vortices

Résumé

This report synthesizes the works performed on the theme of end effects and vortex bursting observed in experimental facilities such as catapult wind tunnels or towing tanks, whose aim it is to characterize the wake vortices of civil aircraft. It includes a bibliographical synthesis, the post-processing of experimental campaigns performed in the B20 wind tunnel in ONERA Lille, the presentation of the Direct Numerical Simulation FLUDILES code, the modelling of the disturbances of a Lamb-Oseen vortex and the confirmation of DNS calculations upon the linear stability theory, the numerical and theoretical study of the nonlinear dynamics of a Lamb-Oseen vortex by means of DNS.