Simulation des grandes échelles de l'écoulement instationnaire turbulent autour d'un profil d'aile oscillant en configuration de décrochage

Abstract

Cette thèse porte sur la simulation numérique d'un écoulement externe incompressible, instationnaire et turbulent A l'aide de la Simulation des Grandes Échelles (SGE). Dans cette approche, les grandes échelles énergétiques et instationnaires de l’écoulement sont calculées, tandis que les petites échelles sont modélisées. L'objectif de ce travail, est d'analyser les potentialités de Ia SGE pour le calcul d'écoulements périodiques en géométrie 3D en vue d'applications aux pales de rotors d’hélicoptères. Le cas d'étude retenu pour Ia validation de la méthodologie est l’écoulement autour d'un profil d'aile Naca0012 en configurations de décrochage statique et dynamique pour lequel it existe des résultats statistiques et expérimentaux. L’écoulement présente des phénomènes physiques complexes caractérisés par de large décollement, et de licher de tourbillons. La SGE est obtenue a partir d'un modèle de sous maille de Smagorinsky modifie pits de la paroi. La discrétisation temporelle dcs équations &rites en vitesses contravariants dans un système de coordonnées curvilignes est réalisée par un schéma a pas fractionnaires implicite d'ordre deux tandis que !'intégration spatiale suivant une cellule decal & est accomplie par la technique des volumes finis. La SGE a permis d'obtenir des informations instationnaires sur l'écoulement, et de mettre en évidence la formation et le lâcher de tourbillons autour du profil d'aile. La solution instationnaire est différente de la solution stationnaire RANS obtenue avec une modélisation statistique classique et montre la déstabilisation du décollement au cours du temps. Les résultats de la SGE obtenus sur la pression, les profils de la vitesse moyenne et les tensions de Reynolds sont discutées et comparées aux résultats expérimentaux et statistiques, obtenus avec le modèle k-e.