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Languages: French
Types: Article
Subjects: Transition laminaire-turbulent, Instabilité laminaire, Hypersonique, Stabilité, Méthode du eN, Tridimensionnel, Aile delta, Cône, 629.132, Laminar-turbulent transition, Laminar instability, Hypersonic, Stability, The eN method, Threedimensional, Delta wing, Cone
Les travaux présentés dans cette thèse traitent de la transition laminaire-turbulent de la couche limite hypersonique, sans effet de gaz réels, en écoulement tridimensionnel. Au préalable, nous avons comparé les différences entre la théorie d'Orr-Sommerfeld et l'approche non locale (PSE) sur un cône sans incidence, et montré que les effets non parallèles sont d'autant plus importants que les ondes d'instabilité sont obliques. La méthode eN, couplée à l'approche locale, a été largement exploitée afin de comprendre les mécanismes responsables de la transition à grand nombre de Mach. Ainsi, sur deux configurations tridimensionnelles principales (cône et aile delta, avec ou sans incidence), les confrontations antre les résultats numériques et les expériences réalisées en soufflerie amènent à dire que ce sont différentstypes d'instabilité qui pilotent la transition sur une même géométrie. Dans le cas du cône avec incidence, où les calculs ont été effectués en tenant compte de la courbure des lignes de courant, les ondes instables du premier mode - dont la direction de propagation fait un angle d'environ 60° avec l'écoulement extérieur - peuvent, au voisinage des génératrices supérieure et inférieure, être tenues pour responsables du changement de régime de la couche limite laminaire. Entre ces deux génératrices, c'est une instabilité dite "mixte" (un mélange du premier mode et de l'instabilité transversale, engendrée par le caractère tridimensionnel de l'écoulement) qui provoque certainement l'apparition de la turbulence. Les expériences menées sur l'aile delta ont démontré que l'émoussement du bord d'attaque et l'incidence provoquaient una avncée de la ligne de transition par rapport au cas "bord d'attaque aigü sans incidence". Les calculs de stabilité et l'utilisation de la méthode eN ont été plus délicats à mener que dans le cas du cône, mais les résultats obtenus sont encourageants et les corrélations numérique / expérience sont assez bonnes. Il y a création d'une forte instabilité transversale lorsque le bord d'attaque est émoussé, et cette dernière devient responsable de la transition, alors que dans les cas sans émoussement et avec incidence, c'est l'instabilité "mixte" (comme sur le cône) qui déclenche le changement de régime de la couche limite. This thesis deals with the laminar-turbulent transition of hypersonic three dimensional boundary layer, in case of ideal gas flow. As a first step, both the Orr-Sommerfeld and the Parabolised Stability Equations (PSE) approach have been considered for a cone with no incidence. The comparison showed that the importance of non parallel effects is related to the obliqueness of the waves. The eN method, together with the local stability theory, has been widely used for analysis and prediction of high speed flow transition. Two geometries, cone and delta wing, have been studied without and with incidence. In both case, wind tunnel experiments are available. Comparison of stability calculation with the measurements in wind tunnel brings the conclusion that several modes may be responsible for transition on separate regions of the same body. For the cone, stability calculation have been done including the wall streamlines curvature. First mode instabilities, at angle of about 60° to the external flow, may be considered the cause of transition on both the leeward and the windward side. At other locations on the cone, a "mixed" instability (somewhere between crossflow and first mode) is certainly responsible for the appareance of turbulence. Crosstlow modes are in this case caused by the threedimensionality of the flow. In case of the delta wing, experiments have shown that leading edge bluntness and incidence are responsible for an upstream move of transition, with respect to the reference case of sharp leading edge with no incidence. Stability calculation and the use of the eN method were more difficult to achieve, but on the other hand, satisfactory comparisons between stability calculation and experiments have been obtained. Leading bluntness brings out a dominant crossflow mode, respeiisible for transition. Without bluntness, a "mixed" instability (similar to the one on the cone) is the cause of transition.
  • No references.
  • No related research data.
  • No similar publications.

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