L'ETUDE NUMERIQUE D'ECOULEMENTS INSTATIONNAIRES, EXTERNES, DECOLLES, DE FLUIDE VISQUEUX INCOMPRESSIBLE AUTOUR D'UN PROFIL D'AILE A GRANDE INCIDENCE A ETE EFFECTUE PAR LA TECHNIQUE DES DIFFERENCES FINIES ET LA SIMULATION DES GRANDES ECHELLES. LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES SONT RESOLUES EN FORMULATION VITESSE-TOURBILLON (3D) ET FONCTION DE COURANT-TOURBILLON (2D) SUR DES MAILLAGES CURVILIGNES ORTHOGONAUX. LES METHODES NUMERIQUES ONT ETE EVALUEES POUR UN FAIBLE NOMBRE DE REYNOLDS PAR COMPARAISON AVEC L'EXPERIENCE. DIFFERENTS MODELES DE SOUS-MAILLE ONT ETE TESTES EN DEUX DIMENSIONS ET A GRAND NOMBRE DE REYNOLDS. UN NOUVEAU MODELE APPELE GRADIENT DU TOURBILLON EST PROPOSE DANS LE CAS D'ECOULEMENTS BI-DIMENSIONNELS. UN CALCUL 3D EST EFFECTUE A GRAND NOMBRE DE REYNOLDS ET ON COMPARE LES RESULTATS DES SIMULATIONS DES GRANDES ECHELLES 2D ET 3D AVEC DES RESULTATS EXPERIMENTAUX.

L'ETUDE NUMERIQUE D'ECOULEMENTS INSTATIONNAIRES DECOLLES INTERNES ET EXTERNES DE FLUIDE VISQUEUX INCOMPRESSIBLE A ETE EFFECTUEE PAR LA TECHNIQUE DE SIMULATION DES GRANDES ECHELLES. ON A RESOLU POUR CELA LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES EXPRIMEES EN VARIABLES VITESSE-PRESSION SUR DES MAILLAGES CARTESIENS. LA RESOLUTION DES EQUATIONS EST BASEE SUR UNE DISCRETISATION EFFECTUEE A L'AIDE D'UNE METHODE HYBRIDE DIFFERENCES FINIES/ELEMENTS FINIS PRECISE A L'ORDRE DEUX EN ESPACE ET A L'ORDRE UN EN TEMPS, SUR UN MAILLAGE NON-DECALE. LA STABILITE DE LA METHODE EST AUGMENTEE PAR L'UTILISATION D'UN SCHEMA DECENTRE D'ORDRE TROIS POUR UNE PARTIE DU TERME DE CONVECTION, APRES SA REECRITURE SOUS UNE FORME SEMI-CONSERVATIVE. DIFFERENTS MODELES DE SOUS-MAILLE ONT ETE EPROUVES, ET UN NOUVEAU MODELE, APPELE MODELE D'ECHELLES MIXTES, MIEUX ADAPTE AU TRAITEMENT DES ECOULEMENTS DECOLLES ET TRANSITIONNELS EST PROPOSE. DES RESULTATS ET DES COMPARAISONS AVEC L'EXPERIENCE SONT PRESENTES. L'ECOULEMENT INTERNE DERRIERE UNE MARCHE DESCENDANTE EST CONSIDERE EN BI- ET TRI-DIMENSIONNEL. L'ECOULEMENT EXTERNE AUTOUR D'UN CYLINDRE A SECTION CARREE EST TRAITE EN TRI-DIMENSIONNEL

L'ECOULEMENT INSTATIONNAIRE TURBULENT AUTOUR DU PROFIL D'AILE A FORTE INCIDENCE EST ETUDIE PAR L'ANALYSE PHYSIQUE, SIMULATION NUMERIQUE, AINSI QUE PAR LA COMPARAISON AVEC LES DONNEES EXPERIMENTALES. L'APPROCHE DE MACROSIMULATION DE STRUCTURES ORGANISEES (OES, ORGANIZED EDDY SIMULATION ) EST ADOPTEE EN COUPLAGE AVEC LE MODELE DE TURBULENCE A DEUX EQUATIONS, DANS LE PRESENT TRAVAIL. UNE ETUDE DU CHOIX DU TRAITEMENT PARIETAL APPROPRIE EST EFFECTUEE AU SEIN DU MODELE DE TURBULENCE. UNE ANALYSE DETAILLEE DE LA DEPENDANCE DE LA SOLUTION VIS-A-VIS DE PARAMETRES NUMERIQUES, ET NOTAMMENT DE MAILLAGES EST PRESENTEE. L'ECOULEMENT INSTATIONNAIRE TURBULENT AUTOUR DU PROFIL D'AILE IMMOBILE A DES INCIDENCES DE 12, 14 ET 20 EST ETUDIE. L'INSTATIONNARITE NATURELLE DE L'ECOULEMENT EST PRISE EN COMPTE PAR L'APPROCHE DE MODELISATION DES STRUCTURES ORGANISEES. LE MODELE A DEUX EQUATIONS INCLUANT LE TRAITEMENT PARIETAL A FAIBLE NOMBRE DE REYNOLDS BASE SUR LA FONCTION D'AMORTISSEMENT CHOISIE EST IMPLEMENTE SUR LE MAILLAGE APPROPRIE. L'AUGMENTATION DISCRETE DE L'INCIDENCE PERMET L'OBSERVATION DE L'EVOLUTION DU DECOLLEMENT DE LA COUCHE LIMITE, AINSI QUE L'APPARITION DE L'ALLEE TOURBILLONNAIRE ALTERNEE DE VON KARMAN ET DES TOURBILLONS DE KELVIN-HELMHOLTZ. L'ETUDE DU PROFIL OSCILLANT AUTOUR DE L'INCIDENCE MOYENNE DE 12 PERMET D'ESTIMER L'IMPACT DE L'INSTATIONNARITE FORCEE SUR L'ECOULEMENT AUTOUR DU PROFIL, AINSI QUE SON INTERACTION AVEC L'INSTATIONNARITE NATURELLE. DEUX TYPES D'OSCILLATIONS SONT CONSIDERES : LE MOUVEMENT DE TYPE TANGAGE ET LE MOUVEMENT COMBINE DE TAMIS/TANGAGE. L'APPARITION DU TOURBILLON DE DECROCHAGE ET LE PHENOMENE DE RELAMINARISATION SONT OBSERVES. CE DERNIER SE MANIFESTE PAR L'APPARITION DE BOUCLES D'HYSTERESIS SUR LES COURBES DES PARAMETRES AERODYNAMIQUES. LE MODELE DU PREMIER ORDRE A DEUX EQUATIONS PERMET UNE PREDICTION CORRECTE DES PHENOMENES PROPRES AUX ECOULEMENTS INSTATIONNAIRES AUTOUR DE PROFILS D'AILE ET UN RELATIVEMENT BON ACCORD AVEC L'EXPERIENCE.

L'ECOULEMENT INSTATIONNAIRE TURBULENT AUTOUR D'UN PROFIL D'AILE A FORTE INCIDENCE A ETE ETUDIE POUR UN FLUIDE INCOMPRESSIBLE. LA CONFIGURATION DU PROFIL D'AILE A ETE PLACEE DANS UN ECOULEMENT UNIFORME STATIONNAIRE OU OSCILLANT EN TAMIS. LA MISE EN UVRE D'UN LOGICIEL DE CALCUL EST EFFECTUEE EN MAILLAGE CURVILIGNE DE TYPE H, PRECIS AU SECOND ORDRE TEMPOREL ET SPATIAL, PERMETTANT LA RESOLUTION DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES COMPLETES POUR UN SILLAGE DE GEOMETRIE COMPLEXE, AFIN DE PREDETERMINER LA NAISSANCE D'INSTABILITES, DU DECOLLEMENT INSTATIONNAIRE ET DES STRUCTURES ORGANISEES DU SILLAGE A DES NOMBRES DE REYNOLDS MODERES. DANS CE CONTEXTE, UNE ANALYSE PHYSIQUE DES PROPRIETES DE L'ECOULEMENT A LA SORTIE DU DOMAINE A PERMIS DE DEVELOPPER DES CONDITIONS LIMITES NON-REFLECTIVES, EN ECOULEMENT INCOMPRESSIBLE ET INSTATIONNAIRE, DANS LE SYSTEME DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES. CE TYPE DE CONDITIONS LIMITES A PERMIS D'UTILISER UNE DISTANCE RAISONNABLE A L'AVAL ET D'EFFECTUER DES ECONOMIES NOTABLES SUR LE TEMPS DE CALCUL. AINSI IL MINIMISE LES EFFETS DE RETROACTION ET DE CONFINEMENT ARTIFICIEL. LE DEVELOPPEMENT DU MODELE DE TURBULENCE INSTATIONNAIRE A DEUX EQUATIONS EST EFFECTUE SUR LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES EN MOYENNE DE PHASE POUR LES NOMBRES DE REYNOLDS ELEVES. CETTE METHODOLOGIE PERMET DE CALCULER LES EFFETS FORTEMENT INSTATIONNAIRES (ECOULEMENT TURBULENT EN TAMIS) POUR UNE GEOMETRIE COMPLEXE. UN TRAITEMENT DE MODELE A FAIBLE NOMBRE DE REYNOLDS EST INCLUS. UNE MODELISATION POUR LE TERME DE PRODUCTION D'ENERGIE CINETIQUE TURBULENTE, EN FONCTION DU ROTATIONNEL LOCAL, EST PROPOSEE D'APRES DES CONSIDERATIONS PHYSIQUES, AFIN DE SURMONTER LE PROBLEME DE LA SURPRODUCTION D'ENERGIE TURBULENTE DANS LA REGION AU VOISINAGE DU POINT D'ARRET. L'ENSEMBLE DES RESULTATS OBTENUS MONTRENT L'EFFICACITE DE CETTE APPROCHE POUR LA PREDETERMINATION DES ECOULEMENTS INSTATIONNAIRES, DECOLLES EN SITUATION NATURELLE ET FORCEE

Le principal objectif de cette thèse est l'étude du phénomène du flottement en régime transsonique d'une aile. Le régime transsonique est caractérisé par de fortes non linéarités et par de forts effets visqueux. La détermination de la frontière de flottement d'une section d'aile demande alors de nombreuses simulations numériques. Dans une première partie, un algorithme de traitement des interfaces non coïncidentes est présenté et cela afin de réduire le temps de calcul. Ensuite, l'écoulement instationnaire autour d'un profil oscillant est étudié numériquement. Un modèle aéroélastique à deux degrés de libertés d'une section d'aile est analysé et les frontières de flottement en non visqueux et avec différents modèles de turbulence sont calculées et comparées. Enfin, l'importance des effets non linéaires pour les systèmes aéroélastiques en régime transsonique est mis en évidence à travers l'étude des cycles limites et des bifurcations de Hopf.