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Simulation des grandes échelles de tourbillons longitudinaux soumis à une turbulence extérieure intense

Moldoveanu, Cristian-Emil (2007) Simulation des grandes échelles de tourbillons longitudinaux soumis à une turbulence extérieure intense. (Large eddy simulation of longitudinal vortices submitted to an intense external turbulence.)

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Abstract

Le but de cette thèse est d'étudier le comportement des tourbillons longitudinaux sous l'influence d'une turbulence extérieure. Les travaux portent tout d'abord sur les aspects théoriques concernant les tourbillons qui constituent le sillage des avions. On présente des aspects théoriques des principaux mécanismes d'instabilité qui sont à la base de destruction des tourbillons longitudinaux contrarotatifs. Pour les simulations réalisées on a choisi le logiciel JADIM développé à l'IMFT, adapté pour les Simulations des Grandes Echelles des écoulements turbulents. La validation des méthodes numériques utilisées est réalisée par comparaison entre les résultats théoriques et les résultats obtenus par simulation numérique d'un tourbillon longitudinal solitaire. De même, on a étudié le comportement d'un écoulement perturbé à l'intérieur ou à l'extérieur d'un tourbillon isolé. L'étude de l'effet de la turbulence extérieure sur une paire des tourbillons longitudinaux contrarotatifs a mis en évidence la compétition entre l'instabilité elliptique et l'instabilité de Crow des tourbillons. Par l'étude des interactions d'une paire des tourbillons contrarotatifs au voisinage d'une paroi on a mis en évidence le mécanisme de génération d'une couche de vorticité puis le décollement des tourbillons secondaires. ABSTRACT : The aim of this thesis is to study the behaviour of the longitudinal vortices under the influence of an external turbulence. The theoretical and physical aspects concerning the trailing vortices include some classical vortex models. Here we present the main mechanism of instability of the longitudinal counter rotating vortices. The simulations are made using the JADIM software developed by IMFT and adapted for Large Eddy Simulation (LES) of turbulent flows. The validation of the numerical methods, of the mathematical models and of the software used is made by comparing the theoretical and the numerical results for a single longitudinal vortex in absence of external disturbances. We have studied the separate influence of superimposed perturbations inside and outside of the vortex core and evidenced the differences between both situations. We have studied the effect of an external turbulence on a counter rotating longitudinal vortex pair and observed the competition between elliptical and Crow instability that occurs. The simulation of a vortex pair interacting with a wall has highlighted the basic vorticity generation mechanism in ground effect characterized by secondary vortices interacting with the main vortices

Other Institution (co-tutelle):Académie Technique Militaire‎ (Bucarest)
Department:Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse - IMFT (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Boisson, Henri-Claude
Uncontrolled Keywords:Simulations des Grandes Echelles - Sillage - Avion - Tourbillons contrarotatifs - Turbulence - Effet de sol - Instabilités de Crow - Instabilité elliptique - Couche de vorticité. KEYWORDS : Large Eddy Simulation - Aircraft - Wake vortex - Turbulence - Ground effect - Crow instability - Elliptical instability - Vorticity layer
Subjects:Hydraulics > Fluid dynamics
Mechanical engineering
Deposited On:08 October 2008

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