PRODUCTION DE POUSSEE D'UNE PLAQUE BIDIMENSIONNELLE EN MOUVEMENT DE TANGAGE

Abstract

La présente étude s’inscrit dans le contexte fondamental de la propulsion marine instationnaire. Ellerelève de l’analyse expérimentale et numérique des conditions de propulsion d’une plaque en mouvement de tangage.L’étude est réalisée à un nombre de Reynolds de 2000 calculé sur la base de c la longueur de la plaque et U1 lavitesse d’entrée de l’écoulement. La plaque oscille sinusoïdalement autour de son axe au tiers de sa longueur. Lafréquence réduite d’oscillation k = f c=U1 considérée comme un paramètre important du problème varie entre 1 and5. Une procédure de résolution multi-domaine par différences finies des équations de Navier-Stokes est utilisée pourrésoudre numériquement le problème. La vitesse est obtenue expérimentalement grâce aux mesures de Vélocimétriepar Images de Particules (PIV) du champ d’écoulement autour d’une plaque de carbone en tangage montée au sein dutunnel hydrodynamique de l’IRENav. L’objet de l’étude est de caractériser le sillage derrière la plaque et d’évaluerla fréquence réduite d’oscillation seuil afin de quantifier la transition vers un régime marqué par une production depoussée. Les résultats montrent un bon accord entre le numérique et l’expérience. L’apparition d’une fréquenceréduite d’oscillation au-delà de laquelle le sillage présente le motif d’une allée inversée de Von Kàrmàn est mise enévidence. Au-dessus de cette fréquence, les profils moyens de vitesse dans le sillage présentent une transformation.De profils usuels de type sillage avec déficit de vitesse, on passe en profils de type "jet" avec excès de vitesse quisont généralement considérés comme l’empreinte de la production de poussée. Les forces exercées sur la plaquesont extraites des résultats de simulation numérique et on montre que des prévisions fiables pour une éventuelleproduction de poussée peuvent être déduites d’une analyse expérimentale classique basée sur le théorème de quantitéde mouvement, uniquement lorsqu’en plus de la vitesse moyenne, les fluctuations de vitesse et la pression sont prisesen compte.