Transitions de sillage en deux et trois dimensions d'un profil aérodynamique NACA0012

Les transitions d'écoulement sont un phénomène dynamique des fluides important pour de nombreuses raisons, y compris l'effet direct sur les forces aérodynamiques agissant sur le corps. Dans cette étude, les transitions de sillage en deux dimensions (2-D) et en trois dimensions (3-D) d'un profil aérodynamique NACA0012 sont étudiées pour des angles d'attaque dans la plage 0^ 20^ et des nombres de Reynolds 500 {Re} 5000. L'étude utilise des expériences dans un canal à eau et des simulations numériques 2-D et 3-D basées sur la méthode spectrale par éléments nodaux, la méthode d'interface immergée basée sur la fonction de niveau et l'analyse de stabilité de Floquet. Les différents états de sillage sont catégorisés en fonction de la structure du sillage instantanée dans le temps, de la fréquence sans dimension et des coefficients de force aérodynamique. Les états de sillage et les frontières de transition sont résumés dans une carte de régime de sillage. L'angle d'attaque critique et le nombre de Reynolds pour la bifurcation de Hopf supercritique (c'est-à-dire la transition sillage stable à périodique) varient comme ₁ {Re}^-0. 65, tandis que l'angle d'attaque critique pour le début de la tridimensionnalité varie comme ₃₃ {Re}^-0. 5. Sur toute la plage des nombres de Reynolds, la transition vers un écoulement 3-D se produit par une transition de mode C (sous-harmonique). Au-delà de cette transition initiale, d'autres instabilités de l'écoulement de base périodique 2-D apparaissent et sont étudiées. Par exemple, à {Re}=2000 et ₃₃, ₂=11. 0^, le mode C coexiste avec des modes associés aux modes A et QP observés dans un sillage de cylindre circulaire stationnaire. En revanche, à {Re}=5000 et ₃₃, ₂=8. 0^, le mode C dominant coexiste avec le mode QP. Les simulations tridimensionnelles bien au-delà des angles critiques indiquent que les transitions de rue de vortex 2-D sont approximativement maintenues dans les sillages 3-D complètement saturés dans un sens moyen par rapport à l'étendue.