Interaction Onde de choc – couche limite
On sait que les interactions onde de choc couche limite sont le siège de pulsations à basse fréquence importante lorsqu’il y a décollement de couche limite. Ces instationnarités sont particulièrement gênantes pour l’aérodynamique interne des réacteurs et des prises d’air supersoniques : elles sont cause de perte d’efficacité et source de fatigue mécanique pour les structures. Les travaux effectués à l’IUSTI visent à identifier l’origine de ces pulsations basse fréquence. On peut distinguer trois domaines fréquentiels principaux :
- un domaine à haute fréquence correspondant à la turbulence de la couche limite initiale (voir figure ci-dessous),
- un domaine à plus basse fréquence correspondant aux modes caractéristiques du décollement,
- et un troisième domaine à très basse fréquence correspondant aux battements de l’onde de choc.
Ce troisième domaine correspond à des fréquences de deux ordres de grandeur inférieures à celui de la couche initiale. Dans ces conditions, il semble difficile d’attribuer les mouvements du choc à la turbulence incidente. On trouve cependant que l’on peut construire à partir de cette fréquence un nombre de Strouhal variant peu avec l’intensité du choc, et que les fréquences mises en jeu et les nombres de Strouhal correspondant dans le décollement s’organisent selon trois zones, comme en décollement subsonique : zone initiale avec développement de couche de mélange, zone centrale de saturation, zone d’émission de tourbillons. Les valeurs prises par ces nombres de Strouhal dépendent cependant de la géométrie et du nombre de Mach. Des mesures par PIV ont révélé le caractère tridimensionnel de l’interaction, avec formation de tourbillons-trombes placé en envergure de part et d’autre de l’axe de symétrie de la tuyère. Un aspect devant être examiné est l’influence de tels tourbillons sur les fréquences de battement du choc.
