Contribution to the numerical simulation of turbulent shock-induced separated flows, application to supersonic over-expanded nozzle flow

Les décollements d'écoulements induits par choc et leur éventuel réattachement sur paroi sont observés dans de nombreuses configurations d'intérêt pratique, incluant les entrées d'air, les profils transsoniques ou les tuyères de lanceurs spatiaux. Ces phénomènes mettent en jeu des interactions complexes entre couches limites et ondes de choc ou de détente conduisant à des instationnarités à basse fréquence dont l'origine reste aujourd'hui à élucider. Cette étude vise à proposer une stratégie numérique permettant de prévoir plus précisément ces phénomènes de décollement et à identifier les principaux mécanismes physiques qui pilotent l'évolution de leur structure globale. L'étude porte plus particulièrement sur les configurations de décollements libres ou séparés apparaissant en tuyère optimisée en poussée opérant en régime sur-détendu. La stratégie numérique repose sur la combinaison de schémas d'ordre élevé (WENO 5), d'algorithmes d'intégration implicite en temps et d'une approche Detached Eddy Simulation (DES) incluant des corrections de réalisabilité pour la modélisation de la turbulence. Une large plage de niveaux de sur-détente et des temps longs de simulation sont considérés, à la fois en condition d'entrée stabilisée et transitoire, afin de clarifier les conditions d'existence des différents régimes de décollements libres et restreints, ainsi que l'évolution temporelle de la morphologie globale de l'écoulement transitant entre ces deux régimes. L'évolution instationnaire de l'écoulement est simulée sur des temps suffisamment longs pour permettre une analyse spectrale des contributions des premiers modes azimutaux à la dynamique basse fréquence du champ de pression pariétale.POITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF