Étude numérique des effets de l'émoussement de plaques planes sur la transition en écoulement supersonique et hypersonique
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La présence d'un émoussement se traduit par une onde de choc courbe qui induit un gradient d'entropie susceptible de modifier les propriétés de stabilité de la couche limite. L'objectif de l'étude est donc d'essayer de prévoir l'influence du rayon de bord d'attaque, supposé petit, sur la position de la transition. La démarche comporte trois étapes : le calcul de l'écoulement de base, l'étude de l'instabilité linéaire et enfin l'exploitation des résultats de stabilité au moyen de la méthode du en. Le premier chapitre de cette étude présente les phénomènes physiques qui interviennent dans le problème. Le second chapitre présente les méthodes de calcul d'écoulements laminaires. Les équations de Navier-Stokes sont traitées dans l'approximation de la couche mince. Puis, la variante PNS des équations de Navier-Stokes Parabolisées est introduite. Le troisième chapitre est consacré à la théorie de la stabilité linéaire et à la méthode du en. Enfin, une synthèse de l'état des connaissances et des outils numériques disponibles est exposée. Le quatrième chapitre présente les résultats expérimentaux sur la transition de plaques plus ou moins émoussées obtenus dans la soufflerie silencieuse de la NASA Langley. Le dernier chapitre est consacré à l'exploitation des méthodes précédentes pour l'étude de la transition sur plaques planes émoussées à Mach 3. 5 et Mach 7. La méthode du en appliquée à un calcul PNS prédit, pour un petit rayon ~0. 01 mm, une position de la transition conforme à l'expérience pour la même valeur de n que pour la plaque aiguë. Une étude analogue est menée avec un rayon plus important (0. 1 mm) et met en évidence l'effet stabilisant de l'émoussement lorsque le rayon augmente. Des résultats analogues sont obtenus à Mach 7 bien que la sitaution soit plus complexe en raison de l'existence d'un second mode d'instabilité.