Étude de l’effet thermique sur les performances aérodynamiques des micro-drones pour une configuration tridimensionnelle

Abstract

Résumé Au cours de ces dernières années, il y a eu des attentions pour développer des micro-drones MAV (Micro-Air –Véhicules) en raison de leurs nombreux domaines d’applications et aussi vu leur faible coût de production par rapport aux drones. Mais le grand problème de ce type d’avions est la limitation de la plage de fonctionnement, à cause de leur faible rapport Portance/Traînée (finesse) liés à la géométrie et aux dimensions particulières de ce type d’avions, qui favorisent l’apparition d’un écoulement tridimensionnel. L’objectif de cette étude est d’améliorer les performances et les caractéristiques aérodynamiques en faisant une simulation numérique par le logiciel OpenFOAM, dans un plan bidimensionnel (2D) et tridimensionnel (3D) d’un profil d’aile NACA0012, en utilisant le modèle de turbulence de RANS k-� SST et le solveur compressible rhoSimpleFoam et en introduisant l’effet thermique par génération d’un gradient de température entre les deux surfaces, supérieure et inférieure de l’aile. La simulation numérique et l’expérience montrent que l’activation de l’écart thermique par refroidissement de l’extrados et l’échauffement de l’intrados du profil d’aile ou de l’aile conduit à l’augmentation de la plage de fonctionnement, surtout pour des angles d’attaques élevés au voisinage de l’angle de décollement.

Abstract In recent years, there have been attentions to develop MAV (Micro Air -Vehicles) because of their many application areas and also for their low production cost compared to drones. But the great problem of this type of aircraft is the limitation of the operating margin because of their low ratio Lift / Drag related to the geometry and the specific dimensions of this type of aircraft that favor the appearance of a three-dimensional flow. The objective of this study is to improve the aerodynamic performances and the characteristics by a numerical simulation by using the OpenFOAM software in a two-dimensional plane (2D) and in three dimensional (3D) of an airfoilNACA0012based on the RANS k-ω SST turbulence model and the rhoSimpleFoam solver for turbulent compressible flow and by introducing the thermal effect obtained by generating a temperature gradient between the upper and lower surfaces of the wing. The numerical simulation and the experiment show that the activation of the temperature gradient by cooling the upper side and by heating the lower side of the airfoil or wing leads to an increase of the range of operation, especially for high angles of attack near the separation angle.