Modèles pour l'aérodynamique et l'énergétique

Modélisation de la turbulence

Calcul de l'écoulement tridimensionnel avec séparation
autour du profil OAT15A dans la soufflerie transsonique T2.
(M=0,754 - =1,15° - Re=3,5 10⁶)
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L'activité dans le domaine de la modélisation de la turbulence comporte quatre aspects :

• L'étude des performances des modèles dans différentes configurations pratiques (couche limite sure une aile ou un fuselage, écoulements décollés, sillages...) pour d'une part identifier leurs forces et leurs faiblesses et d'autre part dégager les contraintes à imposer aux modèles pour les améliorer

• La construction de bases de données expérimentales permettant ces validations en utilisant les moyens de recherche du DMAE (souffleries de recherche, tunnel hydrodynamique THALES) mais aussi la soufflerie F2 du centre du Fauga-Mauzac et les autres souffleries de l'Onera (DAFE, GMT,...)

• Le développement de nouveaux modèles décrivant mieux la physique, en s'appuyant sur les outils mathématiques disponibles et les contraintes déduites des phénomènes physiques observées. Une autre contrainte importante pour les modèles est leur stabilité numérique. Enfin, selon les applications recherchées, des modèles plus ou moins complexes, et coûteux, sont recherchés. Ces modèles sont d'abord testés au DMAE dans des configurations simples

• L'implantation de ces modèles dans les grands codes de l'Office pour d'une part étudier leurs performances dans des situations complexes et d'autre part assurer leur diffusion aux autres Départements de l'Onera et à l'industrie aéronautique. L'exploitation systématique des modèles implantés dans les grands codes est effectuée par d'autres départements de l'Office en charge d'études à caractère applicatif (DAAP, DEFA...)

Un atout majeur du DMAE est de faire travailler ensemble des chercheurs actifs dans un ou plusieurs de ces quatre domaines.

Les principaux points durs actuels en modélisation de la turbulence pour les applications aéronautiques et spatiales sont la prévision des écoulements décollés, des écoulements tourbillonnaires, des jets et des couches de mélanges, des écoulements instationnaires, de la turbulence thermique et des effets de compressibilité. Le DMAE développe et améliore des modèles pour traiter ces différents domaines. Un autre domaine dans lequel le DMAE a une expertise reconnue est celui des couches limites sur parois rugueuses.

La tendance est d'abandonner les modèles à viscosité turbulente classiquement utilisés dans les grands codes, ces modèles reliant de façon linéaire les tensions turbulentes aux gradients du champ de vitesse moyenne et n'étant pas adaptés pour traiter des écoulements complexes. On s'intéresse donc principalement à des modèles non-linéaires ainsi qu'à la résolution des équations de transport pour les tensions turbulentes.

Certains travaux sont menés en coopération avec les industriels du secteur aérospatial, avec les équipes de recherche françaises travaillant dans le domaine de la turbulence ou avec des partenaires étrangers, dans le cadre de contrats européens. Le DMAE a aussi des contacts avec des équipes aux USA (NASA, Universités), en Russie ou en Israël.

Mis à jour le 5 juillet 2005 - © ONERA 2009 - Crédits et conditions d'utilisation