Conception des giravions en conditions martiennes
Publié : 22 mars 2022 12:56
Je reprends ici un post de Linkedin qui traite d'une simulation d'un écoulement de pale en rotation d'un aéronef dans des conditions martiennes.
L'intérêt est de nous montrer la haute technicité nécessaire pour des vols martiens résolue par simulation aérodynamique. Tout un métier!
L'autrice :
<<Je suis heureuse d’annoncer que mon premier article sur le DNS (simulations numériques directes) de l’écoulement au-dessus d’un profil non conventionnel dans des conditions martiennes utilisant PyFR (www.pyfr.org) a été publié dans la revue AIAA. Voir ci dessous.
Ce travail démontre l’utilité du DNS d’ordre élevé en tant qu’outil permettant de résoudre avec précision l’écoulement au-dessus des ailes martiennes en évaluant les effets tridimensionnels et les effets en soufflerie sur une aile d’aile triangulaire, en comparant nos simulations avec des expériences en soufflerie.
Je partage deux vidéos époustouflantes du DNS virtuel de la soufflerie du critère Q avec la magnitude de vitesse (en haut) et l’amplitude de la contrainte de cisaillement à l’aile et sur un flanc (en bas).>>
Les vidéos, très belles, sont ici :
https://www.linkedin.com/posts/lidia-ca ... esktop_web
La publication : https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/1.J061454
Les conditions martiennes présentent divers défis pour la conception des giravions (Aéronef dont la sustentation est assurée par des voilures tournantes.).
Plus précisément, l'atmosphère mince et la faible vitesse du son obligent les pales de rotor martiennes à fonctionner dans un régime compressible à faible nombre de Reynolds (1000-10 000) (https://fr.wikipedia.org/wiki/Nombre_de ... r%2DStokes.), pour lequel les profils aérodynamiques conventionnels ne sont pas conçus.
Ici, nous utilisons PyFR pour entreprendre des simulations numériques directes (DNS) d'ordre élevé de l'écoulement sur un profil triangulaire à un nombre de Mach de 0,15 et un nombre de Reynolds de 3000. Initialement, des DNS périodiques dans le sens de l'envergure sont entrepris. L'extension du rapport entre l'étendue du domaine et la corde de 0,3 à 0,6 conduit à une meilleure concordance avec les données de soufflerie à des angles d'attaque plus élevés, lorsque l'écoulement est séparé. Ceci est dû au fait que des portées de domaine plus petites suppriment artificiellement la décomposition tridimensionnelle des structures cohérentes au-dessus de la surface d'aspiration de l'aile. Par la suite, des DNS sur toute la portée dans une soufflerie virtuelle sont entrepris, incluant toutes les parois de la soufflerie. Ils capturent les effets de blocage et de couche limite de la paroi, ce qui conduit à une meilleure concordance avec les données de soufflerie pour tous les angles d'attaque par rapport aux DNS périodiques dans le sens de l'envergure. Les résultats sont importants pour comprendre les divergences entre les précédents DNS périodiques en envergure et les données de soufflerie. Ils démontrent également l'utilité des DNS d'ordre élevé comme outil de résolution précise de l'écoulement sur des profils triangulaires dans des conditions martiennes.
JJ
L'intérêt est de nous montrer la haute technicité nécessaire pour des vols martiens résolue par simulation aérodynamique. Tout un métier!
L'autrice :
Ce travail démontre l’utilité du DNS d’ordre élevé en tant qu’outil permettant de résoudre avec précision l’écoulement au-dessus des ailes martiennes en évaluant les effets tridimensionnels et les effets en soufflerie sur une aile d’aile triangulaire, en comparant nos simulations avec des expériences en soufflerie.
Je partage deux vidéos époustouflantes du DNS virtuel de la soufflerie du critère Q avec la magnitude de vitesse (en haut) et l’amplitude de la contrainte de cisaillement à l’aile et sur un flanc (en bas).>>
Les vidéos, très belles, sont ici :
https://www.linkedin.com/posts/lidia-ca ... esktop_web
La publication : https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/1.J061454
Les conditions martiennes présentent divers défis pour la conception des giravions (Aéronef dont la sustentation est assurée par des voilures tournantes.).
Plus précisément, l'atmosphère mince et la faible vitesse du son obligent les pales de rotor martiennes à fonctionner dans un régime compressible à faible nombre de Reynolds (1000-10 000) (https://fr.wikipedia.org/wiki/Nombre_de ... r%2DStokes.), pour lequel les profils aérodynamiques conventionnels ne sont pas conçus.
Ici, nous utilisons PyFR pour entreprendre des simulations numériques directes (DNS) d'ordre élevé de l'écoulement sur un profil triangulaire à un nombre de Mach de 0,15 et un nombre de Reynolds de 3000. Initialement, des DNS périodiques dans le sens de l'envergure sont entrepris. L'extension du rapport entre l'étendue du domaine et la corde de 0,3 à 0,6 conduit à une meilleure concordance avec les données de soufflerie à des angles d'attaque plus élevés, lorsque l'écoulement est séparé. Ceci est dû au fait que des portées de domaine plus petites suppriment artificiellement la décomposition tridimensionnelle des structures cohérentes au-dessus de la surface d'aspiration de l'aile. Par la suite, des DNS sur toute la portée dans une soufflerie virtuelle sont entrepris, incluant toutes les parois de la soufflerie. Ils capturent les effets de blocage et de couche limite de la paroi, ce qui conduit à une meilleure concordance avec les données de soufflerie pour tous les angles d'attaque par rapport aux DNS périodiques dans le sens de l'envergure. Les résultats sont importants pour comprendre les divergences entre les précédents DNS périodiques en envergure et les données de soufflerie. Ils démontrent également l'utilité des DNS d'ordre élevé comme outil de résolution précise de l'écoulement sur des profils triangulaires dans des conditions martiennes.
JJ