Une version postscript de mon rapport est disponible
ici :
Etude des instabilités de la couche limite pour un dièdre
Soit un dièdre, représentant un pare-brise de voiture, placé dans un écoulement d'air, modélisé par les équations de Navier-Stokes. Le but de ce stage de DEA effectué en collaboration avec M. Temam (Université ParisXI) et M. Destuynder/Mlle Santi (CNAM/dept. Math-Calcul Scientifique) et M. Dala (IAT), porte sur l'étude des instabilités de la bulle de décollement/recollement près du dièdre. Ces tourbillons sont à l'origine de différents types de dysfonctionnements. D'une part, ils peuvent générer des bruits désagréables et d'autre part, ils perturbent le fonctionnement de l'essuyage du pare-brise. Pour étudier ces phénomènes, on considère le problème instationnaire en 2D, et on résout numériquement les équations de Navier-Stokes incompressibles à l'aide du code Yuppi (développé par F. Santi) basé sur la méthode d'éléments finis. Sa spécificité tient au fait qu'il ne suppose pas de modèles particuliers de la couche limite, ni de la turbulence.
Tout d'abord nous avons fait une étude
théorique des équations de Navier-Stokes, et regardé
leur discrétisation par éléments finis. Avant de passer
au calcul numérique, nous nous sommes intéréssés
au cas d'un plaque plane (solution de Blasius) afin de déterminer
l'épaisseur de la couche limite pour un écoulement incompressible
laminaire. Puis à l'aide du code Yuppi nous avons calculé
une solution instationnaire, pour des nombres de Reynolds qui correspondent
à la physique, dans le cas du dièdre de (pi)\4. Le fluide
près de la paroi est le siège de phénomènes
tourbillonaires dus à la viscosité à la paroi et à
la présence du dièdre.
De plus, afin de prendre en compte un écoulement
amont faiblement turbulent, nous avons utilisé le code industriel
Fluent avec le modèle de turbulence RNG. Ce modèle gomme
les phénomènes tourbillonaires observés avec le code
Yuppi dans la couche visqueuse, seul le décollement/recollement
sur le dièdre est percu.
Ainsi pour un dièdre soumis à un
écoulement incompressible soir laminaire aoit turbulent, les calculs
effectués en instationnaire mettent en évidence le décollement
de la couche limite sur le capot, et son recollement sur le pare-brise.
On note la présence de tourbillons, dans la bulle de décollement
en amont du dièdre. De plus nous avons montré et étudié
un phénomène périodique de création et fusion
des tourbillons en amont. Reste à localiser les instabillités
dans la bulle amont. Afin de préciser les lieux et nature des tourbillons,
nous avons commencés à étudier les valeurs propres
du systèmes de Navier-Stokes linéarisé autour d'une
solution "établie". Cette étude à poursuivre permettrait
de comprendre les phénomènes de recirculation.