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Interaction entre un jet turbulent et un tourbillon de sillage

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Enroulement de la structure hélicoïdale du jet [rouge et orange] sur le tourbillon de bout d'aile d'un avion [tube clair au centre]. Calcul LES*.
Cette image a obtenu le 2ème prix au CMFF'06 / Flow Visualisation Gallery, Budapest, 6-9 septembre 2006
DSNA

Dans le champ proche d'un sillage d'avion, les jets propulsifs issus des moteurs sont entraînés par les deux tourbillons contra-rotatifs engendrés par les extrémités d'aile et s'enroulent autour.

Pour comprendre le processus complexe d'entraînement et de mélange d'un jet turbulent dans un tourbillon de sillage, des simulations temporelles de l'interaction d'un jet turbulent sur un tourbillon de sillage ont été effectuées. On a ainsi résolu les équations de la mécanique des fluides [Navier-Stokes compressible] pour un nombre de Mach* de 0,2 [250 km/h environ] dans des conditions équivalentes à celles d'une expérience réalisée en soufflerie.

La vitesse de rotation du tourbillon provoque d'abord l'entraînement du jet, et le cœur du tourbillon n'est pas altéré. Ensuite le jet est suffisamment proche du tourbillon pour que se produise une véritable interaction, provoquant l'apparition de structures tridimensionnelles perturbant considérablement le cœur du tourbillon, sans le détruire.

La compréhension des mécanismes de formation des traînées de condensation et la réduction de la persistance du sillage en aval de l'avion sont les principaux enjeux de ces études.

Texte et image : Odile Labbé,
ingénieur-chercheur en simulation numérique des écoulements à l'Onera

Lexique

1. LES - Large Eddy Simulation
   [pour Simulation des Grandes Echelles] Technique de résolution des équations des écoulements turbulents, où les grandes échelles de mouvement sont résolues explicitement, alors que les petites échelles (taille inférieures aux mailles de calcul) sont modélisées par un terme de "viscosité tourbillonnaire".
    
2. Nombre de Mach
   En aéronautique, rapport de la vitesse d'un mobile par rapport à l'air sur la vitesse du son, à une altitude donnée.
    

Mis à jour le 10 novembre 2006 - © ONERA 2009 - Crédits et conditions d'utilisation