Calcul des performances aérodynamiques de la configuration aile-fuselage Ara M100 par maillage hybride

ABRÉVIATIONS

AGARD Advisory Group for Aerospace Research and Development

DNS Direct Numerical Simulation

LES Large Eddy Simulation

SST Shear Stress Tensor

RSM Reynolds Stress Model

CFD Computational Fluid Dynamics

B-REP Boundary Représentation

CAO Conception Assisté par Ordinateur

CSG Constructive Solid Geometry

RNG Reynolds Normalisation Group

LISTE DES FIGURES

Figure (I.1) : Plaque plane mise à l'écoulement. [3] 7

Figure (I.2) : Fumée d'une cigarette. 9

Figure (I.3) : Forme de la couche limite sur une plaque plane 9

Figure (I.4) : Epaisseur de la Couche Limite 9

Figure (I.5) : Décollement de la Couche Limite 11
Figure (I.6) : Ecoulement avec gradient longitudinal de pression positif (D est le point de

décollement de la couche limite). 11

Figure (I.7) : Conceptions simples du décollement. 12

Figure (I.8) : Division de la région proche paroi 18

Figure (I.9) : Modélisation de la couche limite. 19

Figure (II.1) : Méthodologie de résolution d'un problème numérique 23

Figure (II.2) : Exemples de mailles utilisées en Volumes Finis. 24

Figure (II.3) : Composant d'un maillage. 25

Figure (II.4). Exemple de maillage structuré et non structuré autours d'un profil. [14] 26

Figure (II.5) : La distorsion. 27

Figure (II.6) : Déviation angulaire. 28

Figure (II.7) : Maillage couche limite. 29

Figure (II.8) : Indépendance de la solution du maillage. 30

Figure (II.9) : Interface d'ICEM CFD 32

Figure (II.10) : Interface FLUENT 13. 33

Figure (II.11): Exemple de Marcum (1995) faisant passer le nombre de triangle de 11544 au niveau de la couche limite (maillage non-structuré pur, figure à gauche) à

5772 quadrilatères (maillage hybride, figure à droite). 34

Figure (II.12) : Croissances des prismes. 36

Figure (II.13) : Hauteur des prismes. 36

Figure (III.1) : Dimensions d'ARA M100 39

Figure (III.2) : Importation de la géométrie et nettoyage de la CAO 40

Figure (III.3) : Création des familles 41

Figure (III.4) : Création d'un point matériel 42

Figure (III.5) : Affichage de maillage (Tecplot) 43

Figure (III.6) : Paramètres de la hauteur des prismes 44

Figure (III.7) : Génération de maillage prismatique (Tecplot) 46

Figure (III.8) : Importation du maillage 48

Figure (III.9) : Vérification du maillage sou Fluent 48

Figure (III.10) : Lissage du maillage 49

Figure (III.11) : Vérification des unités 49

Figure (III.12) : Choix du modèle de turbulence 50

Figure (III.13) : Définition des caractéristiques du fluide 52

Figure (III.14) : Choix de la pression de référence 52

Figure (III.15) : Pressure-far-field pour tout le domaine 53

Figure (III.16) : Wall 54

Figure (III.17) : Symétrie 54

Figure (III.18) : Choix et affichage pendant les calculs des critères de convergence (residuals) 55
Figure (III.19) : Choix et affichage pendant les calculs des critères de convergence

(Drag & Lift) 55

Figure (III.20) : Initialisation des calculs 56

Figure (III.22) : Lancement de la simulation 57

Figure (III.21) : Création d'animation 58

Figure (IV.1) : Historique des résidus 60

Figure (IV.2) : Historique des Coefficient de trainée (ORIGIN) 60

Figure (IV.3) : Historique des Coefficient de Portance (ORIGIN 61

Figure (IV.4) : Historique des Coefficient de Moment (ORIGIN) 61

Figure (IV.5) : Répartition de la pression statique sur ARA M100 extrados (Tecplot) 62

Figure (IV.6) : Répartition de la pression statique sur M100 intrados (Tecplot) 62

Figure (IV.7) : Répartition du nombre de mach sur ARA M100 extrados (Tecplot) 63

Figure (IV.8) : Répartition du nombre de mach sur ARA M100 intrados (Tecplot) 63

Figure (IV.9) : Historique des résidus 64

Figure (IV.10) : Historique des Coefficient de trainée (ORIGIN) 64

Figure (IV.11) : Historique des Coefficient de Portance (ORIGIN) 65

Figure (IV.12) : Historique des Coefficient de Moment (ORIGIN) 65

Figure (IV.13) : Maillage de l'avion ARA M100 (Tecplot) 66

Figure (IV.14) : Variation d'Y⁺ plus sur chaque station de l'aile (GRFWIN) 66

Figure (IV.15) : Répartition de la pression statique sur ARA M100 extrados (Tecplot) 67

Figure (IV.16) : Répartition de la pression statique sur ARA M100 intrados(Tecplot) 67

Figure (IV.17) : Contours de pression sur le profil d'aile 68

Figure (IV.18) : Contours de Mach sur l'avion 68

Figure (IV.19) : Contours de Mach sur le profil d'aile 69

Figure (IV.20) : Vecteurs vitesse sur l'avion au plan de symétrie 70

Figure (IV.21) : Vecteurs vitesse sur le profil d'aile 71

Figure (IV.22) : Stations de mesure de Cp sur l'aile d'ARA M100 (Tecplot) 73

Figure (IV.23) : Distribution du coefficient de pression calculé et expérimental sur l'intrados et l'extrados pour la station 0.019 (GRAFWIN) 73
Figure (IV.24) : Distribution du coefficient de pression calculé et expérimental sur

l'intrados et l'extrados pour la station 0.325 (GRAFWIN) 74
Figure (IV.25) : Distribution du coefficient de pression calculé et expérimental sur

l'intrados et l'extrados pour la station 0.635 (GRAFWIN) 74
Figure (IV.26) : Distribution du coefficient de pression calculé et expérimental sur

l'intrados et l'extrados pour la station 0.936 (GRAFWIN) 75

Figure (IV.27) : Contours de pression pour á=-3.017⁰ (Tecplot) 76

Figure (IV.28) : Contours de pression pour á=-2.873⁰ (Tecplot) 76

Figure (IV.29) : Contours de pression pour á=0⁰ (Tecplot) 76

Figure (IV.30) : Contours de pression pour á=3.017⁰ (Tecplot) 77

Figure (IV.31) : Contours de pression sur le profil à á=3.017⁰, -2.8730, 0⁰ et 3.017⁰

(Tecplot) 77

Figure (IV.32) : Contours de Mach pour á=-3.017⁰ (Tecplot) 78

Figure (IV.33) : Contours de Mach pour á = -2.873⁰ (Tecplot) 78

Figure (IV.34) : Contours de Mach pour á=0⁰ (Tecplot) 78

Figure (IV.35) : Contours de Mach pour á=3.017⁰ (Tecplot) 79

Figure (IV.36) : Contours de Mach sur le profil à á=3.017⁰, -2.8730, 0⁰ et 3.017⁰ (Tecplot)

79

Figure (IV.37) : distribution de Cp dans la station 0.019 (GRAFWIN) 80

Figure (IV.38) : distribution de Cp dans la station 0.325 (GRAFWIN) 80

Figure (IV.39) : distribution de Cp dans la station 0.635 (GRAFWIN) 81

Figure (IV.40) : distribution de Cp dans la station 0.936 (GRAFWIN) 81

Figure (IV.41) : Variation de Cl en fonction de Alpha (ORIGIN) 83

Figure (IV.42) : Variation de Cd en fonction de Alpha (ORIGIN) 83

Figure (IV.43) : Variation de Cl en fonction de Cd (ORIGIN) 84