Aerodynamic and heat transfer correlations for smooth and rough airfoils

Résumé

Le problème du givrage sur les avions est connu comme étant l'un des problèmes les plus critiques pour la communauté aéronautique, car il est directement lié à la sécurité des vols. En raison du coût élevé des essais en vol, de nombreuses expériences et des modèles numériques ont été utilisés pour modéliser les conditions de givrage et l'influence sur les conditions de vol. Ainsi, une estimation précise, une estimation précise du transfert de chaleur est nécessaire pour la conception préliminaire des systèmes d'antigivrage et de dégivrage. Par conséquent, l'objectif de cette thèse est de proposer une corrélation pour les profils lisses avant le givrage (systèmes d'antigivrage) et les profils rugueux après l'accrétion de glace (systèmes de dégivrage) afin de prédire le transfert de chaleur, le nombre de Nusselt et le coefficient aérodynamique. La CFD est utilisée comme une méthode haute-fidélité pour prédire le transfert de chaleur sur les ailes lisses et rugueuses, avant et après les conditions de givrage. Pour avoir une meilleure compréhension de la CFD et du givrage des avions, la revue de la littérature de cette thèse est consacrée à une discussion des études sur le givrage et la nécessité de continuer la recherche sur ce sujet, malgré les nombreuses réalisations. La modélisation numérique du givrage est également abordée dans cette section. Le modèle de turbulence Spalart-Allmaras (SA-SMOOTH) pour les profils lisses et le modèle de turbulence SpalartAllmaras avec modification de la rugosité (SA-ROUGH) pour les profils rugueux sont choisis pour construire la base de données. Avant de construire la base de données sur l'aérodynamique et le transfert de chaleur, les résultats de la CFD sont validés et vérifiés par rapport aux résultats expérimentaux et numériques antérieurs. De plus, pour assurer la fiabilité des résultats, la qualité des maillages est évaluée avec la méthode GCI. La base de données est construite pour les profils NACA 0009, NACA0012, et NACA0015 avec □ = 0.625 × 10଺, 1.25 × 10଺, 2.5 × 10଺, □ 5 × 10଺ et 0 ͦ ≤ □ ≤ 13 ͦ pour les profils lisses et 0 ͦ ≤ □ ≤ 9 ͦ pour les profils rugueux. Le nombre de Nusselt et le coefficient de traînée sont ensuite tracés en fonction du coefficient de portance pour en déduire la corrélation. Trois corrélations de coefficient de traînée pour □ et □௠௜௡ pour les profils lisses et □௠௜௡□ pour les profils rugueux sont proposées avec les trois corrélations de nombre de Nusselt comprenant □௔௩௚ pour les corrélations générales et □௠௔□ et □௠௔□□ pour les valeurs initiales des profils lisses et rugueux. Pour vérifier la corrélation de transfert de chaleur proposée, elle est comparée à un travail précédent pour la surface lisse.

Date	11 juil. 2022
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	François Morency (Directeur(-trice))