Qui sommes-nous ?
Espace utilisateur
Formation continue
Credit : L. Godart/CEA
D’un jour à plusieurs semaines, nos formations permettent une montée en compétence dans votre emploi ou accompagnent vers le retour à l’emploi. 
Conseil et accompagnement
Crédit : vgajic
Fort de plus de 60 ans d’expériences, l’INSTN accompagne les entreprises et organismes à différents stades de leurs projets de développement du capital humain.
Thèses
Accueil   /   Thèses   /   Modélisation de la transition laminaire-turbulent pour des écoulements hypersoniques tridimensionnels

Modélisation de la transition laminaire-turbulent pour des écoulements hypersoniques tridimensionnels

Aérodynamique Sciences pour l’ingénieur

Résumé du sujet

Le design de véhicules hypersoniques à propulsion aérobie (type Lockheed Martin SR-72) exige une estimation précise du bilan aéro-propulsif et du flux de chaleur aux parois. Ceux-ci dépendent de la couche limite, dont l’état laminaire ou turbulent impacte fortement les performances aérodynamiques et le degré de protection thermique à prévoir – et par conséquent le choix des matériaux, le poids du véhicule et plus généralement sa performance. Être en mesure de prévoir la transition de l’état laminaire à l’état turbulent est donc un défi majeur pour le régime d’écoulements à un nombre de Mach au-delà de 5, ce qui explique l’activité croissante en ce sens dans de nombreux pays.

Plus précisément, les difficultés à surmonter s’articulent autour de notre capacité à comprendre, caractériser et modéliser les mécanismes qui déstabilisent la couche limite laminaire. Les géométries des concepts récents ainsi que leur régime de vol nécessitent la prise en compte non seulement d’instabilités longitudinales (les modes de Mack) présentes dans les écoulements hypersoniques bidimensionnels, mais aussi des effets liés à la tridimensionnalité de l’écoulement (la transition par crossflow). De même, les températures atteintes à l’intérieur de la couche limite nécessitent la prise en compte des effets de gaz réel propres aux écoulements à haute enthalpie, et l’interaction entre la couche limite et la couche d’entropie générée par le choc.

Cette thèse se déroulera au Département Multi-Physique pour l'Energétique de l'ONERA (Toulouse), dans le cadre d'une collaboration avec le CEA-CESTA, en plusieurs étapes : 1/ Des écoulements autour d’objets

tridimensionnels (de type HIFiRE-5) seront calculés par simulation numérique (Navier-Stokes stationnaire) afin de générer des bases de données de profils de vitesses tridimensionnels. Ceux-ci seront ensuite post-traités par des outils d’analyse de stabilité.

2/ Une correspondance entre les profils de couche limite dans la base de données et les résultats obtenus par analyses de stabilité sera recherchée en fonction de grandeurs intégrales des couches limites. 3/ La dépendance ainsi trouvée pourra être introduite dans un modèle RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes) existant formulé en termes de temps caractéristiques ou de facteurs d’amplification transportés, afin de quantifier l’amélioration apportée à la capacité prédictive du modèle sur des configurations industrielles

Laboratoire

DSGA
DSGA
Top envelopegraduation-hatlicensebookuserusersmap-markercalendar-fullbubblecrossmenuarrow-down