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DAAP - Aérodynamique appliquée

Simulations en instationnaire pour les avions de transport civils

Simulation instationnaire de type ZDES pour une configuration d’avion de transport en régime de tremblement
Simulation instationnaire de type ZDES pour une configuration d’avion de transport en régime de tremblement ©ONERA-DAAP

Pour la prévision des effets instationnaires, l’Unité Avions Civils du département d’Aérodynamique Appliquée a mis en œuvre depuis de nombreuses années l’approche ZDES intégrée dans le logiciel elsA qui donne un accès fin à la turbulence résolue permettant un gain en précision par rapport aux simulations RANS à un coût bien inférieur à celui des simulations LES. En parallèle, une méthode de génération de la turbulence synthétique de type SEM a été développé pour permettre des simulations de type ZDES/LES avec le logiciel elsA. La turbulence amont peut également être introduite avec les approches Smirnov et Lund.

Ces approches ont déjà été mises en œuvre pour un large spectre d’applications ; simulation de l’effet de jet, prévision du phénomène de tremblement, simulation de configuration avec spoiler, prévision du bruit aérodynamique pour des profils hypersustentées 2D et pour les trains d’atterrissage. A terme, ces approches permettront également de résoudre les problèmes aérodynamiques tels que les écoulements de coins.

Les moteurs d’avions civils ayant des taux de dilution de plus en plus élevés, les fortes interactions du jet propulsif avec le mât et la voilure ont nécessité le lancement de travaux spécifiques sachant que  les jets propulsifs sont à l’origine de phénomènes multi-physiques, comme l’aéroacoustique et l’aérothermique. 
 

Simulation d’un jet double flux avec effet thermique et prise en compte de la turbulence amontSimulation d’un jet double flux avec effet thermique et prise en compte de la turbulence amont ©ONERA-DAAP
 

Par ailleurs, l’apparition d’écoulements décollés peut être retardée à l’aide de dispositifs de contrôle. Le contrôle peut être effectué à l’aide d’actionneurs passifs de type Vortex Generator et d’actionneurs actifs (jets continus, pulsés ou synthétiques). De nombreuses études ont déjà été effectuées pour déterminer l’efficacité des actionneurs à l’aide de simulations numériques de type RANS, URANS ou LES et en s’appuyant sur des validations expérimentales. Parmi les récentes applications on peut citer le contrôle du tremblement à l’aide de jets pulsés placés en amont du choc, l’augmentation de l’efficacité de gouverne et la recherche de configurations hypersustentées plus efficaces.

Enfin, l’unité Avions civils contribue au développement de nouvelles technologies qui permettent de réduire la traînée des avions de transport. L’unité a notamment contribué au développement de dispositifs d’extrémité d’aile innovants et continue d’appliquer son expertise pour poursuivre les études complémentaires nécessaires à la mise au point du concept de laminarité étendue.

 

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