Stage: Etude expérimentale et théorique des tourbillons de sillages

L’objectif de ce stage est d’étudier le déclenchement d’instabilités dans le sillage tourbillonnaire d’une aile d’avion. L’étude des tourbillons émanant d’un sillage d’une surface portante intervient dans de nombreux domaines liés à la mécanique des fluides pour des applications aéronautiques. Sous certaines conditions atmosphériques, les tourbillons de sillage d’un avion sont visibles sous la forme de trainées de condensation (Figure 1). La persistance du sillage tourbillonnaire est à l’origine des régulations aériennes en matière de temps d’espacement entre chaque décollage ou atterrissage. Du coté environnemental, les émissions des moteurs sont captés par les tourbillons provoquant la formation de cirrus où les rejets physico-chimiques restent concentré pendant la durée de vie du tourbillon. Afin d’étudier l’écoulement dans le sillage d’une aile, l’ONERA dispose d’un canal hydrodynamique permettant de tracter sur une distance de 20m une maquette immergée dans de l’eau. Ainsi, l’écoulement perturbé par le passage de la maquette peut être étudié pour des nombres de Reynolds relativement élevés. L’installation est équipée d’un système de mesure de particules par vélocimétrie (PIV) permettant de capturer dans un plan la vitesse de l’écoulement et ainsi caractériser les tourbillons du sillage .
Dans un premier temps, vous participerez aux expériences menées dans le canal hydrodynamique afin de mesurer le sillage tourbillonnaire de plusieurs types de voilure possédant la particularité de générer plusieurs dipôles de tourbillon. Les données expérimentales obtenues vous permettront d’étudier le développement des instabilités coopératives des systèmes de tourbillons susceptibles d’accélérer leur dissipation. Dans un second temps, vous serez amené à modéliser le comportement théorique des tourbillons de sillage des différentes configurations étudiées.