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Etude Numerique Et Experimentale Du Melange Des Jets De Moteurs Dans Les Tourbillons De Sillage Dun Avion De Ligne
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Book Synopsis Etude numérique et expérimentale du mélange des jets de moteurs dans les tourbillons de sillage d'un avion de ligne by : Stéphane Brunet
Download or read book Etude numérique et expérimentale du mélange des jets de moteurs dans les tourbillons de sillage d'un avion de ligne written by Stéphane Brunet and published by . This book was released on 1999 with total page 183 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: CETTE ETUDE EST UNE CONTRIBUTION A LA COMPREHENSION DE LA FORMATION ET DE LA PERSISTANCE DES TRAINEES DE CONDENSATION. NOUS AVONS ABORDE CE TRAVAIL A PARTIR DE LA MISE EN UVRE ET DU DEVELOPPEMENT D'UN CODE NUMERIQUE BASE SUR LA RESOLUTION DIRECTE DES EQUATIONS DES NAVIER-STOKES COMPRESSIBLES TRIDIMENSIONNELLES. NOUS AVONS EGALEMENT MENE UNE EXPERIENCE EN SOUFFLERIE SUR LE PROBLEME DU MELANGE DE JETS CHAUFFES DANS UN SILLAGE D'AILE. UNE PREMIERE VALIDATION DE LA METHODE NUMERIQUE A ETE MENEE A PARTIR DE RESULTATS BIBLIOGRAPHIQUES ET DE MESURES EN VOL SUR L'EVOLUTION DU MELANGE D'UN TRACEUR INERTE CONTENU DANS LES JETS DE MOTEUR. AFIN DE CARACTERISER, EN PREMIERE APPROXIMATION, LA CONDENSATION DANS LE SILLAGE, NOUS AVONS CALCULER L'EVOLUTION DU RAPPORT DE SATURATION LOCALE EN VAPEUR D'EAU. NOUS MONTRONS EGALEMENT L'INFLUENCE DE L'INSTABILITE DE CROW SUR LE MELANGE DES EFFLUENTS DANS LA HAUTE ATMOSPHERE. ENFIN NOUS PRESENTONS UNE COMPARAISON DES RESULTATS D'UNE SIMULATION NUMERIQUE AVEC LES MESURES EXPERIMENTALES OBTENUES DANS CETTE ETUDE. LES RESULTATS NUMERIQUES ONT PERMIS EGALEMENT DE CARACTERISER LES MECANISMES D'ECHANGE A PETITES ECHELLES ENTRE UN JET TURBULENT ET UN ECOULEMENT TOURBILLONNAIRE.
Book Synopsis Etude numérique d'écoulements tourbillonnaires de sillage d'avion by : Laurent Nybelen
Download or read book Etude numérique d'écoulements tourbillonnaires de sillage d'avion written by Laurent Nybelen and published by . This book was released on 2008 with total page 150 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le sillage d'avion est composé de plusieurs tourbillons énergétiques dont la durée de vie peut atteindre plusieurs minutes. Ils peuvent représenter un danger pour un avion suiveur en raison d'un fort moment de roulis induit. Le travail présenté ici contribue à la connaissance du comportement de ces tourbillons à l'aide de simulations numériques directes et aux grandes échelles. Différents aspects de la dynamique des tourbillons ont été étudiés. Le premier concerne la propagation et la collision de fronts d'onde le long d'un tourbillon. Ces fronts peuvent être générés lors de la reconnection des tourbillons contrarotatifs dans le champ lointain du sillage (instabilité de grande longueur d'onde). Les caractéristiques de la propagation et de ses conséquences ont été mises en évidence, ainsi qu'un critère objectif d'apparition du phénomène d'explosion tourbillonnaire (contribue fortement à la dissipation du sillage). Par le biais de simulations temporelles, une étude paramétrique a ensuite été menée pour caractériser et quantifier l'interaction entre un tourbillon et un jet de moteur. Les résultats obtenus montrent que l'écoulement de jet a pour effet de diminuer le pic de vitesse des tourbillons en condition de croisière. En conditions hypersustentées, le jet peut être suffisamment puissant pour mener à la déstructuration du tourbillon. Le dernier phénomène étudié est la fusion des tourbillons corotatifs émis en bout d'aile et de volet. L'approche temporelle a permis d'étudier ce processus dans des conditions stables et instables sans vitesse axiale, pour deux modèles de tourbillons. Des conditions limites adaptées ont par la suite été implantées dans le but d'effectuer des simulations spatiales de ce processus de fusion. Ce type de simulation permet en outre de prendre en compte la torsion du système tourbillonnaire et l'influence d'une vitesse axiale. Deux configurations d'écoulements ont été simulées et ont permis de montrer la complexité des mécanismes instationnaires existants. Cette thèse a été réalisée au CERFACS dans le cadre du projet européen FAR-Wake.
Book Synopsis Simulations numériques d'un jet rond turbulent et de son interaction avec un tourbillon de sillage by : Cécile Joly
Download or read book Simulations numériques d'un jet rond turbulent et de son interaction avec un tourbillon de sillage written by Cécile Joly and published by . This book was released on 2002 with total page 171 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le contexte général de cette étude concerne l’impact des traînées de condensation, ces fameux panaches blancs fréquemment observés dans le sillage des avions, sur l’atmosphère. D’un point de vue aérodynamique, la formation des traînées de condensation se caractérise par l’interaction entre un jet turbulent et un tourbillon de sillage. L’objectif de cette thèse est de contribuer à une meilleure compréhension des phénomènes thermiques et dynamiques mis en jeu dans cet écoulement. Ce travail repose sur la résolution numérique des équations de Navier-Stokes, et de conservation de l’énergie, formulées pour le cas d’un écoulement tridimensionnel, instationnaire et compressible. Deux approches sont considérées: la simulation numérique directe et la simulation des grandes échelles. Une simulation temporelle de la transition à la turbulence d’un jet rond non-isotherme est effectuée sans tenir compte du champ tourbillonnaire. A l’issue de cette simulation, un modèle de tourbillon de sillage est superposé à l’écoulement de jet. La première partie de cette thèse présente les deux approches, les différents modèles de sous-maille choisis pour les simulations des grandes échelles, ainsi que les méthodes numériques employées. La deuxième partie est consacrée à la simulation de l’écoulement de jet, et ici, l’objectif est de déterminer le modèle de sous-maille approprié à cette configuration d’écoulement. La troisième partie est dédiée à la simulation de l’interaction entre le jet et le tourbillon de sillage. Les résultats sont comparés à ceux issue d’une campagne d’essais. Les simulations ont démontré le développement de grosses structures de la turbulence autour du cœur tourbillonnaire, dans lesquelles se concentre le champ de température
Book Synopsis ETUDE NUMERIQUE ET EXPERIMENTALE DE TOURBILLONS DE SILLAGE PROCHES D'UNE SURFACE LIBRE by : Elie Rivoalen
Download or read book ETUDE NUMERIQUE ET EXPERIMENTALE DE TOURBILLONS DE SILLAGE PROCHES D'UNE SURFACE LIBRE written by Elie Rivoalen and published by . This book was released on 1994 with total page 142 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: CE TRAVAIL A POUR OBJET L'ETUDE NUMERIQUE ET EXPERIMENTALE D'UN APPENDICE DE NAVIRE ET DE SON SILLAGE SITUES PRES DE LA SURFACE DE L'EAU. DES METHODES INTEGRALES SONT UTILISEES POUR MODELISER L'ECOULEMENT INCOMPRESSIBLE DE FLUIDE PARFAIT SOUS LA SURFACE LIBRE. LES ZONES ROTATIONNELLES SONT MODELISEES EN UTILISANT UNE DISCRETISATION PARTICULAIRE EN DESCRIPTION LAGRANGIENNE DU SILLAGE TOURBILLONNAIRE. DANS CE CADRE DES DEVELOPPEMENTS THEORIQUES SUR LE TRAITEMENT NON LINEAIRE DU SILLAGE ONT ETE MENES. ON INTRODUIT UN PREMIER MODELE DE DIFFUSION TRIDIMENSIONNEL DU ROTATIONNEL: IL ASSOCIE UN DEPLACEMENT DETERMINISTE DES PARTICULES SUIVANT LA DIRECTION DONNEE PAR LA COMPOSANTE LOCALE DU TOURBILLON ET UNE METHODE INTEGRALE SUIVANT LES DEUX AUTRES DIRECTIONS. UN SECOND MODELE PERMET DE TRAITER UNE PERTURBATION PERIODIQUE IMPOSEE AU SILLAGE TOURBILLONNAIRE PAR UN TRAITEMENT ASYMPTOTIQUE DES DIFFERENTS TERMES INTERVENANT DANS L'EQUATION D'HELMHOLTZ. CES DEUX MODELES PERMETTENT D'ORES ET DEJA D'ENVISAGER D'AUTRES APPLICATIONS. L'ETUDE EXPERIMENTALE DE L'ECOULEMENT A SURFACE LIBRE PRES D'UN PROFIL IMMERGE EN CANAL HYDRODYNAMIQUE NOUS A AMENES A DEVELOPPER UN DISPOSITIF OPTIQUE DE MESURE DE SURFACE LIBRE (MESURE LOCALE ET NON INTRUSIVE EN REGIME INSTATIONNAIRE). LES RESULTATS EXPERIMENTAUX SONT EN BON ACCORD AVEC LES SIMULATIONS NUMERIQUES
Book Synopsis Simulation Numérique Du Comportement Des Tourbillons de Sillage Dans L'atmosphère by : Henri Moet
Download or read book Simulation Numérique Du Comportement Des Tourbillons de Sillage Dans L'atmosphère written by Henri Moet and published by . This book was released on 2003 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le sillage d'un avion est composé de tourbillons intenses. La durée de vie de ces tourbillons dépend des conditions atmosphériques et peut être de l'ordre de plusieurs minutes. Ils peuvent constituer un danger considérable pour un avion pénétrant dans ce sillage et leur action peut se traduire par un fort mouvement de roulis ou descendant. Le but de ce travail est d'étudier les effets des conditions atmosphériques sur le comportement des tourbillons de sillage par la simulation numérique. Dans le champ proche étendu nous avons simulé le phénomène de la fusion instable due au développement de l'instabilité elliptique en étudiant la robustesse de ce phénomène sous l'effet de la turbulence ambiante. L'effet de la turbulence ambiante à également été étudié dans le champ lointain. Ceci a été réalisé en considérant différentes configurations de vortex et une étude paramétrique a identifié les paramètres pertinents qui gouvernent la dégénérescence du sillage due à la turbulence. Ces résultats ont été utilisés pour définir un modèle préliminaire de dégénérescence pour des tourbillons affectés par la turbulence. Une étude de la propagation d'onde dans des tourbillons représentatifs du sillage lointain a montré l'apparition de l'instabilité hélicoi͏̈dale et du phénomène de 'vortex bursting'. Pour atteindre ce but, des configurations simples et plus réalistes (correspondant au sillage d'un avion de transport) ont été considérées. D'autres simulations ont été faites pour étudier l'effet de la stratification stable sur les tourbillons de sillage dans le champ lointain [...]
Book Synopsis Application de la simulation numérique des grandes échelles à la formation des traînées de condensation dans le sillage d'un avion by : Ephi Maglaras
Download or read book Application de la simulation numérique des grandes échelles à la formation des traînées de condensation dans le sillage d'un avion written by Ephi Maglaras and published by . This book was released on 2007 with total page 207 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les traînées de condensation, ces panaches blancs souvent observés dans le sillage des avions, contribuent à la perturbation du bilan radiatif terrestre. Composées de cristaux de glace, elles peuvent en effet persister et entraîner une augmentation de la nébulosité. Le but de cette thèse est de mieux comprendre et décrire le processus de formation des cristaux de glace dans le champ proche d’un avion. L’écoulement de sillage est constitué d’une phase gazeuse (air et vapeur) et d’une phase solide (particules) en interaction. La simulation numérique de cet écoulement repose sur une méthode mixte eulérienne (gaz) et lagrangienne (particules). La simulation des grandes échelles est utilisée pour résoudre les équations de Navier-Stokes relatives au fluide turbulent, instationnaire et compressible. La croissance de chaque particule par condensation de la vapeur d’eau est calculée grâce au modèle microphysique de Fukuta-Walter. Deux régimes sont considérés : le régime jet et le régime d’interaction entre le jet et le tourbillon de sillage. Dans une première partie sont présentées la modélisation et les méthodes numériques employées. La deuxième partie consiste à relater les résultats obtenus lors des simulations. Le régime jet est d’abord traité afin d’étudier le rôle des paramètres caractérisant l’écoulement sur la taille et la densité numérique des cristaux de glace. Un champ tourbillonnaire est ensuite superposé à l’écoulement de jet pour examiner l’influence du tourbillon de sillage sur les processus microphysiques. Les simulations ont démontré l’importance du choix des paramètres décrivant l’écoulement pour caractériser avec précision les traînées de condensation.
Book Synopsis Mécanismes microphysiques intervenant dans le sillage proche d'un avion en maillage non structuré by : Florent Guignery
Download or read book Mécanismes microphysiques intervenant dans le sillage proche d'un avion en maillage non structuré written by Florent Guignery and published by . This book was released on 2010 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: La présente étude porte sur la simulation numérique de la croissance des cristaux de glace dans le sillage proche d'une aile rectangulaire munie de deux injecteurs qui modélisent les deux moteurs. Dans cette configuration, les phénomènes microphysiques interviennent lors de l'interaction du jet, issu du moteur, et du tourbillon marginal qui se développe à chaque bout d'aile. Cet écoulement, très turbulent, perturbe fortement l'air environnant. Les jets diffusent dans l'atmosphère et s'enroulent autour des deux tourbillons de bout d'aile. Ces jets contiennent de la vapeur d'eau, des suies, des gaz mais également des aérosols et particules chargées. Le modèle microphysique utilisé dans cette étude repose sur l'hypothèse que la vapeur d'eau condense uniquement sur les particules de suie. Les simulations numériques sont effectuées à l'aide du code CEDRE développé à l'ONERA. Les méthodes numériques sont basées sur une approche volume finie pour des maillages non structurés généralisés. La résolution des équations de Navier stokes compressibles pour des fluides multi-espèces se fait selon une approche de type RANS et seul le champ stationnaire, jusqu'à huit envergures en aval de la maquette, est calculé. La turbulence de l'écoulement est modélisée au moyen du système de fermeture à deux équations k-l . Cette approche permet d'obtenir une description spatiale plus réaliste de l'interaction entre le jet et le tourbillon marginal. Le champ aérodynamique du sillage est ainsi comparé aux données expérimentales existantes. Le jet est correctement enroulé autour du tourbillon à huit envergures, et la dilution du panache est bien décrite par les simulations. Le modèle microphysique est ensuite couplé au modèle aérodynamique. Une première simulation porte sur les phénomènes microphysiques intervenant dans le sillage de la maquette dans des conditions particulières, représentatives d'un avion commercial en vol de croisière dans une atmosphère saturée par rapport à la glace. L'influence de la taille initiale des particules de suies émises par les moteurs ainsi que l'humidité relative de l'atmosphère, sur les propriétés de la traînée de condensation, sont ensuite étudiées et discutées. Ce travail, de part la stratégie de calcul mise en place et notamment l'utilisation de maillages non structurés généralisés, permettra d'appréhender le rôle de certains paramètres clés liés à l'avion comme la géométrie des ailes ou bien encore la position des nacelles sur les propriétés microphysiques de la traînée de condensation.
Book Synopsis Simulation numérique des jets et sillages instationnaires dans la conception de formes aérodynamiques by : Pierre Giner
Download or read book Simulation numérique des jets et sillages instationnaires dans la conception de formes aérodynamiques written by Pierre Giner and published by . This book was released on 2012 with total page 211 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'intégration aérodynamique des turboréacteurs à grand taux de dilution nécessite, dès les phases de conception, une connaissance précise des propriétés instationnaires du développement du jet à l'aide de la simulation numérique. Différents niveaux de modélisation sont étudiés dans cette thèse pour évaluer la capacité des méthodes numériques à caractériser le développement du jet. Une configuration de jet moteur double-flux est ici étudiée, en s'appuyant sur une large base de données expérimentale. La modélisation par les équations de Navier-Stokes moyennées démontre une bonne capacité des modèles de turbulence à reproduire les champs moyens de ce type d'écoulement, particulièrement au niveau des couches de mélange. La capture des systèmes de choc développés au sein des jets primaire et secondaire, ainsi que la prévision des niveaux de turbulence des écoulements sont en revanche peu satisfaisantes. Un recalage de la simulation sur les conditions turbulentes expérimentales, à l'aide de différentes configurations, pallie en partie ce défaut. La nécessité de procéder à un calcul et non plus à une modélisation des phénomènes turbulents conduit à l'application d'une méthode de calcul à résolution de turbulence. L'approche hybride de simulation des tourbillons détachés type DES (Detached Eddy Simulation) de cet écoulement montre une précision au moins équivalente pour la prévision des champs moyens et apporte une grande quantité d'informations supplémentaire sur les champs fluctuants et les caractéristiques instationnaires des couches de mélange du jet, en accord avec les données expérimentales. On conclue sur l'applicabilité de cette méthode dans un contexte industriel,son gain de précision rapporté à son temps de calcul et la perspective d'une telle approche pour une configuration de jet installée plus complexe.
Book Synopsis Etude expérimentale d'un jet pulsé dans un écoulement transverse à faible nombre de Reynolds by : Romain Vernet
Download or read book Etude expérimentale d'un jet pulsé dans un écoulement transverse à faible nombre de Reynolds written by Romain Vernet and published by . This book was released on 2010 with total page 176 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le but de l’étude est l'analyse d'un écoulement généré par l'interaction entre un jet pulsé et un courant principal. Le nombre de Reynolds caractérisant l'écoulement est de 500 et le rapport des vitesses des deux fluides est égal à un. Le forçage est de type sinusoïdal avec une amplitude comprise entre zéro et deux fois la vitesse moyenne du jet. Le paramètre étudié est l'influence de la fréquence de pulsation sur une gamme de 0 à 10 Hz. Une première approche permet à l'aide de visualisations par colorants de caractériser les écoulements générés afin de les classifier en deux catégories. Ces régimes sont séparés par une fréquence caractéristique étant très proche de celle des tourbillons dans le sillage d'un jet continu. La suite du travail consiste en une étude qualitative sur trois fréquences représentatives de ces régimes caractéristiques. L'analyse est effectuée sur des données expérimentales de vélocimétrie par images de particules stéréoscopique (SPIV) et de fluorescence induite par laser (PLIF), ainsi qu'une méthode couplée des deux techniques. Dans un premier temps, une comparaison est faite entre les jets pulsés et le jet continu sur la topologie de la dynamique tourbillonnaire à proximité de la sortie du jet ainsi que dans les zones de sillage. L'étude des différents axes caractéristiques ainsi qu'une étude fréquentielle permettent de mettre en évidence la formation et les trajectoires des tourbillons engendrés par la pulsation. Ensuite, différents critères appliqués sur les champs de concentration favorisent la quantification du mélange et de son efficacité. Le couplage avec les mesures de vitesse offre une explication aux phénomènes liés aux zones stagnantes sous le jet et à la rapidité du processus de mélange. Enfin, la dernière partie est consacrée à une analyse des structures dominantes de l'écoulement à l’aide de la décomposition aux valeurs propres (POD). Après la compréhension de l'organisation des premiers modes spatiaux, une technique de reconstruction tridimensionnelle de l'écoulement est réalisée sur plusieurs plans parallèles sur des champs moyennés en phase. Une dernière approche permet d'ajouter des modes naturels représentant la propagation des tourbillons dans le sillage du jet. Cette technique est une alternative aux mesures tomographiques 3D-3C.
Book Synopsis ETUDE SPATIO-TEMPORELLE DE JETS ET SILLAGES TOURNANTS by : CORNEL.. OLENDRARU
Download or read book ETUDE SPATIO-TEMPORELLE DE JETS ET SILLAGES TOURNANTS written by CORNEL.. OLENDRARU and published by . This book was released on 1999 with total page 160 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: CETTE THESE EST CONSACREE A L'ETUDE DE LA STABILITE DE JETS ET SILLAGES TOURNANTS. LE TRAVAIL EST MOTIVE PAR L'INSTABILITE DE CERTAINS ECOULEMENTS RENCONTRES DANS DIVERS DOMAINES : LES TOURBILLONS ISSUS D'UNE AILE DELTA D'UN AVION DE COMBAT, LE SILLAGE TOURBILLONNAIRE DES AVIONS DE TRANSPORT, L'INSTABILITE DES ECOULEMENTS GEOPHYSIQUES TELS QUE LES TORNADES. DANS LE CADRE DE LA THEORIE LINEAIRE DES INSTABILITES HYDRODYNAMIQUES, NOUS PROPOSONS UN ECLAIRAGE NOUVEAU SUR LA DYNAMIQUE SPATIO-TEMPORELLE DES JETS ET SILLAGES TOURNANTS MODELISES PAR LE TOURBILLON DE BATCHELOR. LE TOURBILLON DE BATCHELOR EST CARACTERISE PAR DEUX PARAMETRES : LE PREMIER LIE A LA VITESSE AZIMUTALE ET LE SECOND A LA VITESSE AXIALE. NOUS NOUS PROPOSONS DE DELIMITER DANS L'ESPACE DE CES PARAMETRES LES DOMAINES DE STABILITE OU D'INSTABILITE DE L'ECOULEMENT DE BASE CHOISI. ENSUITE NOUS DETERMINONS LES DOMAINES D'INSTABILITE ABSOLUE ET D'INSTABILITE CONVECTIVE EN APPLIQUANT LE CRITERE DE BRIGGS-BERS A LA RELATION DE DISPERSION. DEUX METHODES NUMERIQUES (METHODE DITE DE TIR DANS LE CAS DU FLUIDE PARFAIT ET METHODE SPECTRALE DANS LE CAS VISQUEUX) SONT UTILISEES POUR RESOUDRE L'EQUATION DE DISPERSION, POUR COMPARER ET VALIDER LES RESULTATS. NOUS ESSAYONS DE TROUVER UN LIEN ENTRE LE PHENOMENE D'ECLATEMENT TOURBILLONNAIRE ET LE CHANGEMENT DE NATURE D'INSTABILITE (CONVECTIVE-ABSOLUE) DANS LE TOURBILLON DE BATCHELOR.
Book Synopsis Étude numérique de la dispersion des émissions de moteur dans le sillage tourbillonnaire d'un avion en configuration hypersustentée by : Maxime Revelant
Download or read book Étude numérique de la dispersion des émissions de moteur dans le sillage tourbillonnaire d'un avion en configuration hypersustentée written by Maxime Revelant and published by . This book was released on 2019 with total page 104 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt:
Book Synopsis Interaction entre un jet et un tourbillon compressé by : Julien Moreau
Download or read book Interaction entre un jet et un tourbillon compressé written by Julien Moreau and published by . This book was released on 2003 with total page 199 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les qualités de la combustion dans les cylindres moteurs ainsi que les émissions polluantes résultent d'un couplage entre le mélange et le niveau élevé de turbulence en fin de compression. La solution proposée est l'étude de la possibilité de réaliser une stratification du mélange en utilisant la structure dissipative de type "tumble" pour transporter le carburant jusqu'à la bougie. Une configuration modèle a donc été mise en place afin d'étudier l'interaction entre un jet d'air et une structure tourbillonnaire compressée. Des campagnes expérimentales par vélocimétrie par image de particules (PIV) ainsi que par fluorescence (PLIF) visant à mesurer le champ de vitesse et le champ de concentration ont conduit la mise en évidence d'une forte modification de la dynamique du tourbillon et de sa rupture durant la compression. Le processus de dissipation est ainsi plus long durant le cycle entraînant un niveau de turbulence faible en fin de compression.
Book Synopsis Étude expérimentale du sillage des ailes by : Charles Chartier
Download or read book Étude expérimentale du sillage des ailes written by Charles Chartier and published by . This book was released on 1942 with total page 98 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt:
Book Synopsis Simulation Numérique Appliquée À la Caractérisation Et Aux Instabilités Des Tourbillons de Sillage D'avions de Transport by : Florent Laporte
Download or read book Simulation Numérique Appliquée À la Caractérisation Et Aux Instabilités Des Tourbillons de Sillage D'avions de Transport written by Florent Laporte and published by . This book was released on 2002 with total page 367 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le sillage des avions de transport est composé de plusieurs tourbillons énergétiques, dont certains peuvent persister plusieurs minutes dans l'atmosphère. Ils peuvent constituer un danger pour un avion pénétrant dans ce sillage, en particulier pendant les phases de décollage et d'atterrissage. Le travail présenté est une contribution à l'étude de la caractérisation du champ proche étendu de tels sillages, et des mécanismes d'instabilité pouvant se développer en leur sein, par la simulation numérique. Dans une première partie du travail, on a développé des méthodes numériques adaptées au calcul des écoulements instationnaires, en particulier des schémas de discrétisation spatiale centrés d'ordre élevé et une méthodologie de pas de temps adaptatif pour une intégration temporelle implicite. La deuxième partie du travail est dévolue à la caractérisation stationnaire et instationnaire du sillage proche étendu, en se concentrant sur le contrôle de la solution numérique, de l'approximation fluide parfait à la simulation des grandes échelles. On montre que la simulation numérique est un outil prédictif validé dans le champ proche étendu. La troisième partie de ce travail est dédiée à l'étude de la stabilité de modèles simples de tourbillons de sillage, ces modèles étant établis à partir des résultats de la deuxième partie. Dans le champ proche étendu, on montre que le développement de l'instabilité elliptique entre vortex co-rotatifs peut modifier la dynamique de la fusion des vortex. Dans le champ lointain, on montre que l'instabilité elliptique ne peut se développer efficacement dans une paire de vortes contra-rotatifs que si les coeurs sont assez proches (pas le cas dans les vortex de sillages actuels). Les modes d'instabilité dûs à la présence de vitesse axiale au coeur des vortex sont également simulés, montrant la diversité des mécanismes instationnaires pouvant exister dans les tourbillons de sillage.
Book Synopsis Etude numérique de la dynamique tourbillonnaire et du mélange dans les jets coaxiaux turbulents by : Guillaume Balarac (chercheur en génie mécanique).)
Download or read book Etude numérique de la dynamique tourbillonnaire et du mélange dans les jets coaxiaux turbulents written by Guillaume Balarac (chercheur en génie mécanique).) and published by . This book was released on 2006 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ce travail porte sur l'étude par simulation numérique de jets ronds coaxiaux à fort rapport de vitesse avec une attention particulière portée sur trois aspects : la transition de ces jets vers la turbulence, le mélange dans cette configuration d'écoulement et l'influence du nombre de Reynolds sur ces deux précédents points. Dans un premier temps, nous réalisons des simulations numériques directes de jets coaxiaux à un nombre de Reynolds modéré. Ces jets générent une région de recirculation lorsque le rapport des vitesses entre les jets externe et interne dépasse une valeur critique. Les anneaux de Kelvin-Helmholtz intérieurs et extérieurs ont un développement couplé. Ils sont convectés avec une même fréquence de passage contrôlée par la couche cisaillée extérieure. Ensuite, comme pour les jets ronds, des tourbillons longitudinaux contra-rotatifs apparaissent initiant la tridimensionnalisation de l'écoulement. La région de recirculation influence les anneaux de Kelvin-Helmholtz internes en les ralentissant et en les étirant longitudinalement. Deux modèles théoriques prédisant des grandeurs globales du jet (la longueur du cône potentiel interne et la valeur du rapport de vitesse critique au-delà duquel la région de recirculation apparaît) montrent l'influence de l'épaisseur de quantité de mouvement intérieure initiale. Les propriétés de mélange ont ensuite été étudiées en résolvant l'équation de transport d'un traceur simultanément aux équations de Navier-Stokes. Les structures cohérentes de l'écoulement contrôlent le processus de mélange. Les tourbillons longitudinaux augmentent le mélange par un phénomène d'éjection du traceur en périphérie du jet. Cependant, la configuration initiale du jet montre que des poches de traceur non mélangé persistent à la fin de la transition. Les modifications des conditions d'entrée du jet diminuant ces poches sont celles qui permettent une génération plus précoce ou plus intense de structures longitudinales. C'est le cas de la région de recirculation qui étire longitudinalement les structures. De la même façon, un forçage azimutal de la couche cisaillée externe (qui domine la dynamique) améliore nettement le mélange et semble être plus performant qu'un forçage axisymétrique en ce qui concerne le mélange en champ proche. Pour finir, nous avons réalisé des simulations des grandes échelles de jets coaxiaux à hauts nombres de Reynolds. L'auto-similitude des jets coaxiaux en turbulence pleinement développée a permis une validation sur les données expérimentales. Les quantités globales des jets coaxiaux sont fortement dépendantes du nombre de Reynolds jusqu'à ce que celui-ci atteigne une valeur de l'ordre de 10000. Au-delà de cette valeur, ces quantités sont quasi-indépendantes du nombre de Reynolds en raison du phénomène de ``mixing transition'' qui implique une déstabilisation tridimensionnelle immédiate du jet. Cette déstabilisation précoce des couches cisaillées conduit la région de recirculation à un comportement instationnaire. Enfin, cela permet une nette amélioration du mélange avec un phénomène d'éjection du traceur proche de l'entrée du jet.
Book Synopsis Étude numérique et expérimentale des jets d'ergols cryogéniques autour d'un avion spatial et leurs conséquences sur le risque d'explosion by : Jérémy Dougal
Download or read book Étude numérique et expérimentale des jets d'ergols cryogéniques autour d'un avion spatial et leurs conséquences sur le risque d'explosion written by Jérémy Dougal and published by . This book was released on 2019 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: ArianeGroup développe un avion spatial utilisant un moteur-fusée à ergols cryogéniques dont le carburant est le méthane et le comburant l'oxygène. Cet avion est amené à vidanger du méthane en vol atmosphérique où les turboréacteurs sont en marche. Il est nécessaire de modéliser le nuage d'ergol vidangé et le risque résultant d'explosion aux abords de l'appareil. Lors de la vidange, un jet liquide cryogénique débouchant perpendiculairement à un écoulement d'air se forme. Ce type de jet est complexe à modéliser et demande des ressources informatiques importantes. Il a donc été décidé de simplifier nos calculs en développant une loi de gaz densifié évitant d'utiliser un écoulement diphasique. Peu de données expérimentales représentatives étant disponibles, la validation de nos résultats numériques a été effectuée à l'aide d'un montage expérimental fabriqué et testé en soufflerie. Ces résultats expérimentaux ont ensuite été comparés aux calculs numériques et fournissent de bons résultats. La problématique de l'allumage des mélanges gazeux créés lors de la vidange a par la suite été étudiée sur le banc LIQUIM (Laser Ignition of QUIescent Mixtures) du laboratoire. Deux études ont été menées pour des pressions initiales représentatives des pressions de vol mais avec des mélanges méthane/air synthétique comprenant soit 20 % d'O2 soit 30 % d'O2. Les limites d'inflammabilité ainsi que les énergies minimales d'inflammation ont été étudiées dans les deux cas. Des mesures de pression d'explosion et des visualisations par caméra rapide ont été mises en place pour l'air enrichi. Les résultats expérimentaux ont été comparés à des calculs numériques effectués avec GASEQ et CHEMKIN-PRO.
Book Synopsis Simulations numériques sur le développement de la turbulence dans un tourbillon by : Fabien Coppens
Download or read book Simulations numériques sur le développement de la turbulence dans un tourbillon written by Fabien Coppens and published by . This book was released on 1998 with total page 207 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les tourbillons constituent des écoulements d'un grand intérêt aussi bien théorique que technologique. Au vu des difficultés rencontrées dans les approches expérimentale et de modélisation, on a employé les outils de simulation numérique directe (DNS) et des grandes échelles (LES) pour étudier les possibilités de développement et le devenir de la turbulence dans les tourbillons, décrits ici par un choix de modèles analytiques. Un résumé des connaissances actuelles sur la stabilité hydrodynamique des écoulements tourbillonnaires a été effectué, qui met en évidence la probable mais non évidente stabilité du tourbillon bidimensionnel, et l'existence d'une infinité de modes propres amplifiés dans le cas du tourbillon tridimensionnel défini par le modèle de Batchelor. Une simulation LES de ce dernier, dans lequel on introduit l'un des modes issus de la stabilité linéaire, a permis de décrire l'amplification d'une turbulence développée. L'évolution de l'instabilité entraîne une rapide résorption du champ de vitesse axiale du tourbillon, sans modification notable de la vitesse tangentielle. Le tourbillon se retrouve alors dans une configuration stable. Une analyse statistique de l'écoulement a été effectuée, qui caractérise l'évolution des corrélations turbulentes, informations utiles pour le développement ultérieur de modèles de turbulence dans les écoulements rotatifs. Une simulation DNS du tourbillon bidimensionnel de Lamb-Oseen soumis à une perturbation aléatoire a confirmé la stabilité de cet écoulement. Il a enfin été possible de simuler l'amorce linéaire du développement de l'instabilité de Widnall. Cette instabilité résulte de l'interaction de deux tourbillons dans les phases finales d'évolution d'un sillage d'avion, et peut contribuer à accélérer sa dispersion.
