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. Elle
relève 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 la
vitesse d’entrée de l’écoulement. La plaque oscille sinusoïdalement autour de son axe au tiers de sa longueur. La
fréquence réduite d’oscillation k = f c=U1 considérée comme un paramètre important du problème varie entre 1 and
5. Une procédure de résolution multi-domaine par différences finies des équations de Navier-Stokes est utilisée pour
résoudre numériquement le problème. La vitesse est obtenue expérimentalement grâce aux mesures de Vélocimétrie
par Images de Particules (PIV) du champ d’écoulement autour d’une plaque de carbone en tangage montée au sein du
tunnel hydrodynamique de l’IRENav. L’objet de l’étude est de caractériser le sillage derrière la plaque et d’évaluer
la fréquence réduite d’oscillation seuil afin de quantifier la transition vers un régime marqué par une production de
poussée. Les résultats montrent un bon accord entre le numérique et l’expérience. L’apparition d’une fréquence
réduite d’oscillation au-delà de laquelle le sillage présente le motif d’une allée inversée de Von Kàrmàn est mise en
évidence. 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 qui
sont généralement considérés comme l’empreinte de la production de poussée. Les forces exercées sur la plaque
sont extraites des résultats de simulation numérique et on montre que des prévisions fiables pour une éventuelle
production de poussée peuvent être déduites d’une analyse expérimentale classique basée sur le théorème de quantité
de mouvement, uniquement lorsqu’en plus de la vitesse moyenne, les fluctuations de vitesse et la pression sont prises
en compte.