Contrôle passif des écoulements de cavité

Auteurs: 

S. Yamouni, C. Mettot, D. Sipp, L. Jacquin (Onera)

Cet article traite de l’écoulement de cavité et de son contrôle au moyen d’un cylindre. Deux configurations ont été considérées. Tout d’abord, l’étude d’un écoulement laminaire affleurant une cavité non confinée à bas nombre de Reynolds (7500) est présentée. Des résultats de stabilité globale sont montrés, permettant l’identification des mécanismes pilotant l’écoulement de cavité : le mécanisme de rétroaction aéroacoustique (Rossiter), et le mécanisme de résonance acoustique (East). Lorsque ces deux mécanismes interagissent, le taux de croissance des modes globaux atteint un maximum local. À bas nombres de Mach, nous montrons que c’est encore le mécanisme de rétroaction acoustique qui sélectionne la fréquence du mode, le mécanisme de résonance acoustique ne faisant qu’améliorer la réponse. Deuxièmement, nous étudions la dynamique d’une cavité profonde placée sous un écoulement turbulent en régime transsonique. Des modes globaux ainsi que des résultats de sensibilité sont présentés et comparés aux données expérimentales, avec et sans cylindre de contrôle. Concernant le cas de référence (sans contrôle), des simulations stationnaires (RANS) et instationnaires (uRANS), basées sur le modèle de turbulence k-ω de Wilcox, présentent un très bon accord avec l’expérience. Les cartes de sensibilité obtenues numériquement sont également très proches de la carte de contrôle expérimentale obtenue en déplaçant un petit cylindre de contrôle dans la couche limite amont et la couche de mélange de la cavité. Différents éléments d’interprétation sont discutés.

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