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DAFE - Aérodynamique fondamentale et expérimentale

Interaction onde de choc - couche limite

Contrôle de l’interaction onde de choc - couche limite par générateurs de tourbillons (STREP UFAST, UE).

Le projet STREP UFAST (Unsteady effects in shock wave induced separation), réalisé dans le cadre du 3ème appel d’offre au 6ème PCRD, concerne l’étude expérimentale dans la soufflerie S8Ch du contrôle de l’interaction d’une onde de choc quasi-stationnaire ou pulsée avec une couche limite turbulente en présence d’un décollement étendu. Le montage d’essais, implanté dans la soufflerie S8Ch du LMF, permet de générer une onde de choc pulsée dans un écoulement faiblement supersonique, de nombre de Mach voisin de 1.45. L'oscillation du choc est produite au moyen d’un second col placé en aval du canal, dont la section varie de façon cyclique à l’aide d’une came mise en rotation, voir figure ci-dessous, gauche). Des dispositifs de contrôle par « générateurs de tourbillons » mécaniques (VGs) ont été réalisés afin de tester leur efficacité sur le décollement de la couche limite et l’oscillation de l’onde de choc, voir figure ci-dessous, droite. Ces VGs sont des éléments triangulaires calés à 18° vis à vis de l’écoulement et placés selon l’envergure de la veine d’essais. Plusieurs paramètres ont été balayés dans cette étude : VGs co-rotatifs et contra-rotatifs, hauteur des VGs en regard de l’épaisseur de couche limite en amont de l’interaction, espacement des VGs et position des VGs vis à vis du pied de choc et du décollement. Les configurations optimales obtenues sont compatibles avec le critère proposé par le DAFE lors de l’étude sur le décollement incompressible sur une manche arrondie présentée plus haut.

Tout cela a été corroboré par des simulations numériques 3D avec le code elsA. La comparaison des visualisations strioscopiques de l’écoulement de référence, voir figure ci-dessous (gauche) et de l’écoulement contrôlé par les VGs contra-rotatifs (milieu) montre une diminution de l’étendue de la région décollée en présence des VGs. Cet effet des VGs est aussi mis en évidence par le profil longitudinal de pression moyenne au centre veine (non montré ici). Enfin, les ondes de compression créées par les VGs s’avèrent de faible intensité et elles ne perturbent que très localement la pression. Enfin la figure de gauche ci-dessous montre un phénomène intéressant qui est l’éclatement des tourbillons de VGs dans la région de compression en lambda au pied du choc (des mesures PIV confirment cela et ont fait l’objet d’une communication au colloque PIV 2013 - hors période d’évaluation).

Référence

Bur et al., Shock Waves Journal, 2009

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