DAAA - Aérodynamique, aéroélasticité, acoustique

Unités de recherche

Avions Civils (ACI)

ACI contribue aux développements et à la validation des outils numériques pour l’évaluation et l’analyse des phénomènes propres à l’aérodynamique externe des configurations d’avion (commerciaux, d’affaires, aviation légère, ….). Elle met en œuvre ces outils et exploite des bases de données expérimentales pour améliorer la compréhension physique de ces phénomènes sur l’ensemble du domaine de vol (croisière, haute-vitesse, basse-vitesse, décrochage, ressources, …). Elle participe à l’amélioration des performances aérodynamiques des avions par la conception de formes aérodynamiques optimales et l’introduction de technologies spécifiques comme le contrôle d’écoulements ou la laminarité. Enfin, elle contribue aux propositions et évaluations des nouveaux concepts d’avions futurs.

Evaluation de traînée d’un avion par approche
champ lointain

Etude de nouvelles configurations

Etude du sillage d’un avion de transport
par simulation numérique avancée

Aérodynamique, méthodes expérimentales et soufflerie (AMES)

AMES a pour objectif :

D’assurer le fonctionnement et de gérer la maintenance d’un parc de souffleries de recherche allant du bas subsonique à l’hypersonique froid, ainsi que d’une centrale d’air comprimé à haute pression
De concevoir et de réaliser des études expérimentales dans ces souffleries

Essais de charge à la rafale sur une aile souple dans la soufflerie S3Ch

Aéroélasticité et Dynamique des Structures Expérimentales (ADSE)

Les missions de ADSE concernent les thématiques connexes de la Dynamique vibratoire et de l’Aéroélasticité. Les activités menées sont majoritairement expérimentales et se déclinent selon les axes suivants :

Caractériser et identifier le comportement dynamique des structures aéronautiques
Concevoir et réaliser des essais de maquettes aéroélastiques en soufflerie pour mieux appréhender la physique des phénomènes
Contribuer à la validation et la calibration de méthodes de simulation numérique prédictives

Banc test Paris et chaînes d’acquisition GVT

Maquette pour l’étude du flottement

Conception et production de Logiciels pour les Ecoulements de Fluides (CLEF)

CLEF a pour objectif de réaliser des grandes plateformes logicielles de simulation en mécanique des fluides, aptes à répondre, pour les différentes finalités des secteurs aérospatial et défense, aux besoins de recherche et d'applications de l’ONERA, de laboratoires de recherche partenaires et des industriels.

Démonstrations, Efficacité, Fiabilité Et Interopérabilité des logiciels (DEFI)

DEFI mène des travaux de recherche sur des méthodes numériques et des technologies adaptées aux simulations numériques Haute-performances. Elle mène aussi des calculs de démonstrations aux frontières des moyens de calcul. DEFI développe par ailleurs des composants logiciels de pré-traitement, post-traitement, méthodes de maillage, géométrie numérique et visualisation pour les simulations numériques.

Simulation numérique autour d’un profil en
situation de décrochage – code FAST

Assemblage par intersection pour la géométrie

Maillage généré automatiquement pour une simulation CFD par la méthode des frontières immergées autour d'un train d'atterrissage

Expérimentation et Limite de Vol (ELV) et le Laboratoire de Mécanique des Fluides de Lille - Kampé de Fériet (LMFL)

ELV développe des activités de recherche à dominante expérimentale principalement autour :

De la physique des écoulements (caractérisation et contrôle, développement métrologique…)
De l’aérodynamique des véhicules
De l’étude de leur comportement dynamique aux limites du domaine de vol

Caractérisation expérimentale en soufflerie
verticale SV4 d’un avion de transport en
limite de son domaine de vol

Etude de contrôle d’écoulement sur un tronçon d’aile
hypersustentée, en soufflerie L1

Le Laboratoire de Mécanique des Fluides de Lille - Kampé de Fériet CNRS FRE 2017 a été créé le 1er janvier 2018 et résulte de la fusion de deux entités de recherche : l'équipe "Écoulements tournants et turbulents" du Laboratoire de Mécanique de Lille et l'unité de recherche "Expérimentation et Limite de Vol" (ELV) de l'ONERA Lille.

L'unité est composée de 38 permanents (chercheurs, enseignant-chercheurs, ingénieurs et techniciens) et environs 25 doctorants et post-doctorants. Le laboratoire est présent sur trois sites situés sur Lille (ENSAM et ONERA) et sur le campus de Villeneuve d'Ascq (Centrale Lille, CNRS, Université de Lille).

Pour en savoir plus

Hélicoptères, Hélices, Turbomachines (H2T)

L’unité H2T mène des travaux de recherche et d’étude sur l’aérodynamique appliquée des voilures et machines tournantes en particulier pour les applications sur les hélicoptères (configurations classiques, tilt-rotor, combiné…), les hélices (pour tout le spectre des applications aéronautiques) et les turbomachines (soufflantes, compresseurs, turbines). Le champ d’activité couvre le développement et la mise en œuvre d’outils et de méthodologie de simulations de différents niveaux de fidélité et la validation fine des capacités prédictives par confrontation à des bases de données expérimentales.

Simulation numérique d’un rotor
d’hélicoptère en vol d’avancement

Simulation numérique d’une hélice
contra-rotative

Simulation de la propagation
d'ondes de chocs en amont
d'une soufflante

Métrologie, assimilation, physique des écoulements (MAPE)

L’unité MAPE travaille sur trois axes méthodologiques : la mise en œuvre de dispositifs de mesure conventionnels dans les maquettes et les souffleries (pression, température, efforts), le développement et la mise en œuvre de moyens métrologiques optiques (peintures sensibles à la pression, PIV 2D et 3D, LDV, thermographie infra-rouge), et le développement de méthodes d’assimilation de données, qui permettent de fusionner mesures et simulations numériques pour des caractérisations optimisées. Les outils issus de ces axes de travail sont également utilisés dans l’unité pour analyser et contrôler des phénomènes physiques fondamentaux dans les écoulements (dynamique des jets, décollements, instabilités fluide-structure par exemple).

Développement de la PIV 3D : application à un jet

Missile, Aéronef de combat, Stabilité, Hypersonique (MASH)

L’unité MASH traite de l’aérodynamique des applications de défense à l’exclusion de l’aérodynamique des avions de transport tactiques et des hélicoptères. Ceci recouvre les applications suivantes : missiles et projectiles, prises d’air supersoniques de missiles et d’avions, arrière-corps d’avions de combat, emport et largage de charges, lanceurs (tuyères et arrière-corps), aéronefs hypersoniques et UCAV, Les thématiques scientifiques développées dans l’unité s’appuient sur simulations avancées de la turbulence et concernent l’analyse physique des écoulements principalement supersoniques et hypersoniques (en gaz froid), sur la transition et la stabilité des écoulements à haute vitesse, ainsi que sur le contrôle des écoulements et la méta-modélisation.

Simulation numérique de la séparation
sur avion d’arme

Calcul de l’écoulement autour d’un véhicule hypersonique

Méthodes acoustiques pour l'expérimentation et l'environnement (MAXE)

MAXE couvre tous les aspects environnementaux liés aux nuisances sonores, depuis la mise en œuvre de techniques métrologiques pour mesurer le bruit jusqu’à la gêne ressentie par les riverains, en passant par l’identification des sources, leurs détections, ainsi que les problématiques de propagation et d’environnement.

Simulation CARMEN du bruit d’un avion en
phased’approche

Identification de sources acoustiques de bruit de jet dans la
soufflerie anéchoïque CEPRA19

Caractérisation acoustique du
pas de tir Ariane 6 par antennerie

Essai de survol avec identification des sources
de bruit à échelle 1

Modélisation et Simulation numérique pour l’aéroélasticité (MSAE)

MSAE développe des méthodes et des outils numériques pour la prévision du comportement et la conception aéroélastique des structures dans leur environnement. Son périmètre couvre l’étude des phénomènes aéroélastiques statiques et dynamiques pour les voilures fixes et tournantes, et l’optimisation aéroélastique et aéro-structure.

Simulation de couplage statique – Projet AWIATOR

Optimisation des paramètres de forme
d’un modèle aéro-structure d’aile M6
(couplage statique)

Simulation multifréquence sur
compresseur axial SHE

Modèle ASPIRE : Réponse forcée de soufflante sur
modèle 360° avec nacelle

Modélisation et Simulation Avancées de la Turbulence (MSAT)

L’unité MSAT contribue à la définition des modélisations avancées pour la simulation numérique instationnaire des écoulements turbulents (RANS, ZDES, WMLES, DNS) et à assurer leur compatibilité avec les applications aéronautiques et spatiales par la prise en compte de la complexité géométrique (IBC). Son objectif est également de garantir un niveau de validation élevé de ces modélisations au moyen d’outils de post-traitement développés en vue de l’analyse approfondie de la physique des écoulements (turbulence pariétale et écoulements décollés à grands nombres de Reynolds allant du régime subsonique à celui de l’hypersonique froid).

Simulation numérique directe (DNS) de la
transition vers la turbulence d’une couche
limite décollée

Simulation numérique de la séparation sur lanceur

Simulation des grandes échelles (WRLES) d’une couche limite turbulente en développement spatial à grand
nombre de Reynolds (Re_q=10⁴)

Méthodes Numériques pour la mécanique des FLUides (NFLU)

NFLU conduit des activités relatives à l’étude et au développement de méthodes numériques pour la résolution des équations de la Mécanique des Fluides, en particulier sur les schémas numériques espace-temps structuré et non structuré pour Navier-Stokes en VF (code elsA) et DG (codes Aghora et SPACE). Les thématiques concernent plus particulièrement :

Estimation d’erreur et adaptation hp pour certification des calculs
Méthodes de couplage multi-physique et multi-modèles
Méthodes numériques pour mécanique stochastique et chaine de simulation robuste
Algèbre linéaire à grande échelle et optimisation HPC.

Calcul Aghora DG-LES d’ordre 4
Tuyère JEAN : jet turbulent

Couplage aérothermique
Couplage optimal fondé sur une étude de stabilité de
Godunov-Ryabenkii

Simulation Numérique AéroAcoustique (SN2A)

L'unité SN2A développe et met en œuvre des outils et méthodes numériques pour la résolution de problèmes d'aéroacoustique. Plus spécifiquement, les thématiques abordées sont :

Les voilures tournantes (soufflantes de turboréacteur, hélices, rotors d'hélicoptères et de VTOLs)
Les jets turbulents et le bruit de combustion
Les parties fixes (profil d'ailes, becs et volets, cavités, trains d'atterrissage)
Les effets d'installation des sources de bruit sur les aéronefs

Les études menées visent à évaluer le bruit émis par ces différentes sources de bruit et à mieux comprendre son origine en vue de le réduire.

Champ de pression acoustique de deux
hélices contra-rotatives et déphasées
situées au-dessus d'un profil d'aile

Simulation numérique du
bruit de soufflante en
présence de distorsion
de l'écoulement amont

Simulation numérique compressible d'un
jet turbulent installé sous une plaque plane