Stabilité aéroélastique numérique de profils laminaires transonique

Ce travail de thèse concerne le développement et l'application d'outils d'analyses linéaires et non linéaires d'écoulements aérodynamiques et aéroélastiques autour de profils d'aile laminaires en régime transsonique. La complexité des comportements instationnaires de l'écoulement dans ce régime, même en l'absence de mouvement structurel, rend difficile la prévision numérique précise de ces phénomènes. Par conséquent, la plupart des modèles numériques actuels fonctionnent sur l'hypothèse d'écoulement “pleinement turbulent”, en négligeant l'effet de la transition de la couche limite. Ce travail vise à combler cette lacune en étendant les approches numériques à une formulation modélisant la transition en régime transsonique. La première étape consiste à développer un modèle de transition à une équation, basé sur la corrélation, couplé au modèle de turbulence de Spalart-Allmaras et discrétisé à l'aide d'une méthode de Galerkin discontinue (DG). Les concepts de stabilité globale linéaire sont ensuite introduits, ce qui conduit à la mise en oeuvre de ces méthodes dans un module de stabilité unifié, basé sur le modèle de transition linéarisé. Les outils numériques développés sont validés au moyen de cas tests bien référencés, puis appliqués au profil laminaire OALT25, analysant divers phénomènes à basse, moyenne et haute fréquences se produisant au voisinage du phénomène de tremblement (buffet) et comparant les résultats modélisés aux études précédentes. La deuxième partie de la thèse étend les outils numériques au cadre aéroélastique en référentiel mobile non inertiel. Cette formulation, combinée à un modèle de structure à deux degrés de liberté, conduit à un solveur d'interaction fluide-structure (FSI) non linéaire basé sur la discrétisation DG. Une analyse de stabilité linéaire globale est appliquée au modèle couplé, le système discret étant linéarisé analytiquement et l'approche FSI linéaire résultante implémentée dans le module de stabilité globale. La dernière partie de la thèse présente une analyse détaillée de la dynamique aéroélastique autour du profil OALT25 au voisinage du buffet transsonique, au moyen de calculs linéaires et non linéaires pour identifier les régions où le comportement aéroélastique différe du cas aérodynamique. L'analyse révèle des similitudes avec des études antérieures d'écoulements pleinement turbulents, tout en soulignant les différences entre les modèles à un seul degré de liberté et les modèles entièrement couplés. L'étude identifie notamment un nouveau comportement aéroélastique, où la stabilisation complète du système est obtenue grâce à une forte déviation des modes.