Analyse de sensibilité et contrôle des écoulements cisaillés
Le RTRA STAE (Sciences et Technologie pour l’Aéronautique et l’Espace) a financé respectivement deux projets intitulés CARPE (2013-2017) et 3C2T (2018-2020) où l’IMFT est porteur et qui sont en lien avec la problématique des études de sensibilité et de contrôle des écoulements. Le premier projet concerne le contrôle robuste des instabilités de sillage d’une plaque épaisse, en écoulement laminaire et turbulent, en collaboration avec le LAAS, le CERFACS, l’ISAE et l’ONERA, avec des activités théoriques, numériques et expérimentales. La figureprésente, à titre d’exemple de résultat, la vorticité obtenue par simulations URANS dans le cas du contrôle actif sur deux points de la paroi horizontale à quatre instants différents (Carini et al., Phys. Fluids, 2017). Ce travail a permis notamment de mener des analyses de stabilité et de sensibilité d’un sillage étudié expérimentalement à l’ONERA, sur la base de la reconstitution d’un champ de vitesse et d’un opérateur de stabilité adjoint.
Le second projet concerne le contrôle de la couche limite transitionnelle et turbulente, en collaboration avec le CERFACS et l’ONERA, dans des régimes à basse vitesse en compressible et en hypersonique. L’objectif est de créer, sur la base du nouveau code d’ordre élevé JAGUAR développé au CERFACS, une plateforme numérique commune de simulation et de contrôle en aérodynamique. Les sensibilités et le contrôle des écoulements sur des cas de référence (profil, plaque plane) sont déterminés par différentiation automatique (code Tapenade, en collaboration avec l’INRIA) via l’utilisation de la bibliothèque “Adjoint MPI”. Ces études originales pour des écoulements instationnaires représentent un réel challenge méthodologique et informatique.
Dans le cadre du projet Marie Curie AeroTraNet 2, la quantification d’incertitude d’un jet turbulent supersonique sous-détendu pour un nombre de Mach de sortie de 1.15 a été étudiée en collaboration avec le CERFACS et l’Université de Greenwich. La simulation numérique est de type RANS. L’objectif est d’analyser l’influence sur l’évolution des cellules de choc des paramètres physiques que sont la pression d’arrêt en entrée et le rapport des viscosités laminaire et turbulente, et de comparer aux résultats expérimentaux connus. La première approche est stochastique et basée sur les polynômes du chaos. Dans la seconde méthode une surface de réponse est construite par Kriging où l’échantillonnage est bâti à partir de points de collocation (méthode spectrale) ou par l’approche Latin Hypercube. Les sensibilités globales (analyse des variances) au voisinage des lèvres de la tuyère ont alors pu être mises en évidence (Granados-Ortiz et al., Phys. Fluids 2017).
