Etude DNS de la transition déclenchée par rugosité dans les écoulements hypersoniques
Auteur / Autrice : | Julien Lefieux |
Direction : | Eric Garnier, Jean-Philippe Brazier, N. D. Sandham |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Mécanique des fluides |
Date : | Soutenance le 15/02/2021 |
Etablissement(s) : | université Paris-Saclay |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Office national d'études et recherches aérospatiales. Département Aérodynamique, Aéroélasticité, Acoustique (DAAA) (Toulouse, Haute-Garonne) |
référent : CentraleSupélec (2015-....) | |
Jury : | Président / Présidente : Christian Tenaud |
Examinateurs / Examinatrices : Éric Goncalves, Jean-Christophe Robinet, Paola Cinnella | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Éric Goncalves, Jean-Christophe Robinet |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Cette étude s'inscrit dans le cadre des études et recherches sur de futurs véhicules hypersoniques à propulsion aérobie. Pour ce type de véhicule, il est souvent nécessaire de déclencher la transition laminaire-turbulent en amont des prises d'air, au moyen de rugosité. Le travail de cette thèse consiste donc à étudier finement les mécanismes de transition déclenchée par rugosité dans les écoulements hypersoniques. Des simulations numériques directes ont été réalisées avec la méthode Chimère afin d'identifier les mécanismes de transition déclenchée par rugosité sur un avant-corps générique à Mach 7 et un nombre de Reynolds de Re = 11 million (/m). Un accord raisonnable a été obtenu avec les résultats des tests effectués dans la soufflerie silencieuse BAM6QT de l'Université de Purdue, en terme de flux de chaleur et de fluctuations de pression à la paroi. Une rugosité isolée a été considérée. La présence de la rugosité dans l'écoulement de base nonhomogène en envergure génère un tourbillon de type crossflow. A haute fréquence, des instabilités secondaires du tourbillon de crossflow stationnaire sont observées dans le sillage de la rugosité et sont considérées comme responsable de la transition. Des calculs de stabilité linéaire bi-locale ont été effectués à différentes positions axiales. L'approche de stabilité linéaire s'est révélée précise pour la prévision des modes propres, des fréquences les plus amplifiées et du taux d'amplification des instabilités.