En écoulement transsonique, l'interaction onde de choc/couche limite turbulente et les décollements qui en découlent sur l'extrados d'une aile induisent des instabilités appelées tremblement et provoquent des vibrations de la structure. Ce phénomène peut notablement influencer les performances aérodynamiques. Ces excitations auto-entretenues peuvent produire suffisamment d'énergie pour exciter l'aile. Cette étude porte sur la simulation du tremblement aérodynamique (buffet) sans aborder les aspects aéroacoustiques (buffeting). L'objectif est de prédire correctement ce phénomène en utilisant les équations de Navier–Stokes instationnaires moyennées avec un modèle de turbulence à concept de viscosité turbulente (k–ɛ) adaptée à cette situation. Ce modèle utilise un coefficient de viscosité turbulente fonction des taux de déformation et de rotation. Pour valider ce modèle, on calcule tout d'abord l'écoulement sur une plaque plane à un nombre de Mach de 0,6. La comparaison avec les résultats analytiques montre un bon accord. Le profil transsonique ONERA OAT15A est choisi pour décrire le tremblement. Les résultats montrent la capacité du modèle à prédire ce phénomène instationnaire. L'interaction onde de choc/couche limite est analysée et caractérisée.
Under transonic flow conditions, the shock wave/turbulent boundary layer interaction and flow separation on the wing upper surface induce flow instabilities, designated as buffeting, which result in structure vibrations. This phenomenon can greatly influence the aerodynamic performance. These self-sustained flow excitations can produce enough energy to excite the structure. The objective of the present work is to correctly predict this unsteady phenomenon by using unsteady Navier–Stokes averaged equations with time dependent turbulence model based on suitable (k–ɛ) turbulent eddy viscosity model. The model used is based on the turbulent viscosity concept where the turbulent viscosity coefficient is related to local deformation and rotation rates. To validate this model, the flow over a flat plate at Mach number of 0.6 is calculated. The solution is in agreement with analytical results. The ONERA OAT15A transonic airfoil was chosen to describe buffet phenomena. Computational results show the ability of the present model to predict physical phenomena of the flow oscillations allowing a suitable description of the unsteady shock wave/boundary layer interaction.
Accepté le :
Publié le :
Keywords: Turbulence, Transonic flow, Buffet, Turbulence model, Numerical simulation, Airfoil
@article{CRMECA_2005__333_11_810_0,
author = {Azeddine Kourta and Gabriel Petit and Jean-Pierre Rosenblum and Jean-Claude Courty},
title = {Pr\'ediction du tremblement en \'ecoulement transsonique},
journal = {Comptes Rendus. M\'ecanique},
pages = {810--817},
publisher = {Elsevier},
volume = {333},
number = {11},
year = {2005},
doi = {10.1016/j.crme.2005.09.007},
language = {fr},
}
TY - JOUR AU - Azeddine Kourta AU - Gabriel Petit AU - Jean-Pierre Rosenblum AU - Jean-Claude Courty TI - Prédiction du tremblement en écoulement transsonique JO - Comptes Rendus. Mécanique PY - 2005 SP - 810 EP - 817 VL - 333 IS - 11 PB - Elsevier DO - 10.1016/j.crme.2005.09.007 LA - fr ID - CRMECA_2005__333_11_810_0 ER -
Azeddine Kourta; Gabriel Petit; Jean-Pierre Rosenblum; Jean-Claude Courty. Prédiction du tremblement en écoulement transsonique. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 333 (2005) no. 11, pp. 810-817. doi : 10.1016/j.crme.2005.09.007. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2005.09.007/
[1] Role of Kutta waves on oscillatory shock motion on an airfoil, AIAA J., Volume 28 (1990) no. 5
[2] Oscillatory shock motion caused by transonic shock boundary-layer interaction, AIAA J., Volume 32 (1994) no. 4
[3] P. Naudin, E. Guimarey, Mesures instationnaires sur un profil OAT15A à S3Ch, PV 6/05626 DAAP/DAFE, novembre 2002
[4] P. Molton, L. Jacquin, Etude de l'écoulement instationnaire autour d'un profil transsonique OAT15A. Soufflerie S3Ch, PV 187/05626 DAAP/DAFE, avril 2003
[5] B. Maury, Etude de l'écoulement instationnaire autour d'un profil transsonique OAT15A. Soufflerie S3Ch, PV 186/05626 DAAP/DAFE, juillet 2003
[6] V. Brunet, Simulation numerique par l'approche URANS des instabilités aérodynamiques en régime transsonique, Rapport ONERA DAAP, Novembre 2003
[7] S. Deck, Simulations numériques de type URANS-DES des instabilités aérodynamiques de profil en régime transsonique, Rapport ONERA DAAP, Octobre 2003
[8] S. Padey, Simulation numérique stationnaire et instationnaire du profil OAT15A-CA en écoulement transsonique turbulent, Rapport de stage CERFACS, Août 2001
[9] O. Rouzaud, S. Plot, V. Couaillier, Numerical simulation of buffeting over airfoil using dual-time stepping method ECCOMAS 2000, Barcelona, Spain, September 11–14, 2000
[10] Numerical simulation of transonic buffet flows using various turbulence closures, Int. J. Heat Fluid Flow, Volume 21 (2000), pp. 620-626
[11] Turbulence model and numerical scheme assessment for buffet computations, Int. J. Numer. Methods Fluids, Volume 46 (2004), pp. 1127-1152
[12] T. Shih, J. Zhu, J. Lumley, A realizable Reynolds stress algebraic equation model, NASA-TM 105993, 1993
[13] Computation of vortex-shedding in solid rocket motors using time-dependent turbulent model, J. Propulsion and Power, Volume 15 (1999) no. 3, pp. 390-400
[14] Instability of channel flow with fluid injection and parietal vortex shedding, Computers & Fluids, Volume 33 (2004) no. 2, pp. 155-178
[15] E. Goncalves, R. Houdeville, Numerical simulation of schock oscillations over an airfoil using a wall-law approach, AIAA Paper 2002-2857, June 2001
[16] F. Thivet, Lessons learned from RANS simulations of schock-wave/boundary-layer interactions, AIAA Paper 2002-0583, January 2002
[17] G. Petit, J.P. Rosenblum, J.C. Courty, A. Kourta, Ecoulements turbulents instationnaires décollés et contrôle sur un profil, in : 39ème Colloque d'Aérodynamique Appliquée, Contrôle des écoulements, Paris, 22–24 mars 2004
[18] F. Chalot, M. Mallet, M. Ravachol, A comprehensive finite element Navier–Stokes solver for low- and high-speed aircraft design, AIAA 94-0814, 1994
[19] Direct numerical simulation of the three-dimensional transition to turbulence in the transonic flow around a wing, Flow Turbulence and Combustion, Volume 71 (2003), pp. 203-220
[20] Compressibility effect on the 2D and 3D vortex structures in transonic flow around a wing, ERCOFTAC Bull., Volume 34 (1997), pp. 4-9
[21] Organised modes and shock-vortex interaction in unsteady viscous transonic flows around an aerofoil, Part I: Mach number effect, Computer & Fluids, Volume 32 (2003) no. 9, pp. 1233-1260
[22] Organised modes and shock-vortex interaction in unsteady viscous transonic flows around an aerofoil, Part II: Reynolds number effect, Computer & Fluids, Volume 32 (2003) no. 9, pp. 1261-1281
Cité par Sources :
Commentaires - Politique
Open and closed-loop control of transonic buffet on 3D turbulent wings using fluidic devices
Julien Dandois; Arnaud Lepage; Jean-Bernard Dor; ...
C. R. Méca (2014)
Étude du contrôle du décollement sur un profil d'aile par mesures PIV et analyse POD
Julien Favier; Azeddine Kourta
C. R. Méca (2006)