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Modélisation d'écoulements hypersoniques instationnaires

Aérodynamique Sciences pour l’ingénieur

Résumé du sujet

Dans le domaine de l'aérospatial, les projets de véhicules hypersoniques connaissent un intérêt croissant. Dans ces conditions de très hautes vitesses, les phases de vol ou de rentrée atmosphérique peuvent s’avérer complexes et violentes, exigeant une estimation précise des flux thermiques pariétaux et des efforts aérodynamiques subis par l’objet. Selon les configurations étudiées, des écoulements turbulents plus ou moins instationnaires font leur apparition lors du décollement de la couche limite à la paroi par exemple. La simulation de ces écoulements nécessite alors de développer des modèles précis et robustes pour la prise en compte de phénomènes instationnaires associés à de larges échelles de la turbulence.La mise en place d’une modélisation instationnaire de type LES (Large Eddy Simulation) est devenue abordable grâce aux supercalculateurs. Cependant, elle nécessite un effort de développement dans les codes d’aérodynamique industriels et reste souvent associée à une modélisation de type RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes) pour évaluer précisément la physique stationnaire de proche paroi avec des coûts de calcul raisonnables. Ainsi, l’étude qui nous intéresse consistera à identifier une approche d'hybridation des modélisations RANS/LES cohérente des problématiques de rentrée atmosphérique. Un soin particulier sera apporté aux méthodes numériques en terme de discrétisation spatiale et temporelle, ainsi qu’à la réalisation de maillages structurés adaptés à cette approche hybride. La précision des méthodes dans la capture des instationnarités de l’écoulement sera testée sur des cas de la littérature en régime supersonique à hypersonique.

Laboratoire

DSGA
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