Algorithmes de couplage RANS et écoulement potentiel

Dans le processus de développement d'avion, la solution retenue doit satisfaire de nombreux critères dans de nombreux domaines, comme par exemple le domaine de la structure, de l'aérodynamique, de la stabilité et contrôle, de la performance ou encore de la sécurité, tout en respectant des échéanciers précis et minimisant les coûts. Les géométries candidates sont nombreuses dans les premières étapes de définition du produit et de design préliminaire, et des environnements d'optimisations multidisciplinaires sont développés par les différentes industries aéronautiques. Différentes méthodes impliquant différents niveaux de modélisations sont nécessaires pour les différentes phases de développement du projet. Lors des phases de définition et de design préliminaires, des méthodes rapides sont nécessaires afin d'étudier les candidats efficacement. Le développement de méthodes améliorant la précision des méthodes existantes tout en gardant un coût de calcul faible permet d'obtenir un niveau de fidélité plus élevé dans les premières phases de développement du projet et ainsi grandement diminuer les risques associés. Dans le domaine de l'aérodynamisme, les développements des algorithmes de couplage visqueux/non visqueux permettent d'améliorer les méthodes de calcul linéaires non visqueuses en méthodes non linéaires prenant en compte les effets visqueux. Ces méthodes permettent ainsi de caractériser l'écoulement visqueux sur les configurations et prédire entre autre les mécanismes de décrochage ou encore la position des ondes de chocs sur les surfaces portantes. Cette thèse se focalise sur le couplage entre une méthode d'écoulement potentiel tridimensionnelle et des données de section bidimensionnelles visqueuses. Les méthodes existantes sont implémentées et leurs limites identifiées. Une méthode originale est ensuite développée et validée. Les résultats sur une aile elliptique démontrent la capacité de l'algorithme à de grands angles d'attaques et dans la région post-décrochage. L'algorithme de couplage a été comparé à des données de plus haute fidélité sur des configurations issues de la littérature. Un modèle de fuselage basé sur des relations empiriques et des simulations RANS a été testé et validé. Les coefficients de portance, de trainée et de moment de tangage ainsi que les coefficients de pression extraits le long de l'envergure ont montré un bon accord avec les données de soufflerie et les modèles RANS pour des configurations transsoniques. Une configuration à géométrie hypersustentatoire a permis d'étudier la modélisation des surfaces hypersustentées de la méthode d'écoulement potentiel, démontrant que la cambrure peut être prise en compte uniquement dans les données visqueuses.