Présence des tourbillons autour d’une aile
Je peux étudier le profil géométrique d’un d’avion dans le but d’évaluer ses performances dans le cas de manœuvres en vol. Pour cela je dois principalement me pencher sur l’aérodynamisme de ses ailes et, par exemple, réaliser des jets de simulation de mouvements d’ailes caractéristiques. Voici un exemple :
Grâce à la simulation illustrée par la vidéo ci-dessus, les tourbillons du décrochage dynamique sont ainsi rendus visibles, ce sont les taches rouges et vertes s’échappant le long du champ de pression de l’air qui entoure l’aile de l’avion. Ces tourbillons sont très importants. Ils sont à prendre en compte pour la stabilité du vol d’un avion.
Aspects techniques de la réalisation de ce type de simulation
Pour réaliser ce type de simulation je dois concevoir un maillage dynamique du profil 2D de l’aile de l’avion à étudier, voici une illustration de la démarche :
Après avoir créé le maillage et à partir de celui-ci je peux lancer les simulations d’un écoulement autour de l’aile en oscillation. Ici pour le cas d’un avion léger, l’algorithme utilisé est Pimple. Le modèle de turbulence utilisé est kOmegaSST. Ce modèle permet d’approcher le phénomène de turbulence avec précision. Et le solveur utilisé est pimpleDyMFoam. Ce solveur permet de mettre en mouvement le maillage pendant la simulation.
Les résultats d’une telle simulation mettent en évidence un angle d’inclinaison de 25° de l’aile au moment ou le tourbillon bleu est libéré par celle-ci. Entre T=0.0205 et T=0.021 il se produit le phénomène particulier de décrochage en vol. A T=0.0205 il y avait adhérence du tourbillon sur la géométrie de l’aile et à T=0.021 il y a décollement de celui-ci, c’est le décrochage dynamique.
Mise en évidence théorique du décrochage de l’avion
Pourquoi le tourbillon du décrochage dynamique peut induire un décrochage en vol de l’avion ? Car la libération du tourbillon provoque l’amorçage d’une chute sans précédent de la portance de l’aile, visible dans le schéma ci-dessous :
La simulation permet d’approcher des phénomènes comme le décrochage d’une aile avec beaucoup de précision. Prévoir un décrochage dès la conception d’un profil d’avion c’est se donner les moyens d’éloigner son occurrence pendant les manœuvres en vol et ainsi de gagner en possibilités de pilotage.