Optimized calibrations of RANS-based k-ω-γ-Reθt transitional turbulence models for aircraft applications

Le modèle de transition turbulente γ-Reθt de Langtry et Menter est implémenté dans le code RANS structuré à volumes finis FANSC (Full Aircraft Navier-Stokes Code) et couplé au modèle de turbulence kω-SST. Le modèle est modifié et recalibré pour mieux correspondre aux résultats expérimentaux. L'intensité turbulente locale est remplacée par une représentation des fluctuations turbulentes plus cohérente, de sorte à éviter d'obtenir des solutions non physiques au point de stagnation qui contamineraient les prédictions de la couche limite en aval. Le modèle est recalibré en modifiant des constantes de l'équation pour l'intermittence γ dans le terme de destruction de l'équation de l'énergie cinétique turbulente k. Un algorithme d'optimisation est développé afin de faciliter la calibration sur des cas tests 2D bien connus, tels que les plaques planes de la série T3 et de Schubauer et Klebanoff ainsi que l'aile NACA0012. Le modèle recalibré est ensuite validé sur les ailes 2D NLF-0416 et S809 qui n'ont pas été impliqués dans le processus d'optimisation. De plus, des cas test 3D tels que la Sickle shaped wing et le sphéroïde allongé sont également simulés et les résultats sont comparés à la littérature. L'extension crossflow de Muller et Herbst est implémentée et recalibrée pour modéliser avec précision une série de résultats expérimentaux. Cette calibration est effectuée avec le même algorithme d'optimisation. La nouvelle extension est ensuite validée sur cinq cas tests 3D : La Sickle shaped wing du DLR, le sphéroïde allongé, l'aile DLR-F5, l'aile NLF(2)-0415 et le CRM-NLF. Les résultats montrent une nette amélioration par rapport au modèle de base. Certaines failles subsistent et une enquête est menée pour identifier les raisons potentielles des inexactitudes restantes. En conséquence, une solution potentielle au problème est suggérée. Enfin, une étude est menée pour démontrer la sensibilité du modèle à l'intensité turbulente et à la résolution du maillage et pour établir des normes pour lesquelles le modèle peut être considéré comme fiable.