Communication Dans Un Congrès Année : 2022

On the use of random inflow disturbances to simulate transitional hypersonic wind tunnel experiments

Sur l'utilisation de perturbations aléatoires pour simuler les expériences transitionnelles en soufflerie hypersonique

Résumé

A direct numerical simulation of the transitional flow around an axisymetrical compression ramp at Mach 5 is conducted for flow conditions corresponding to an experiment of Lugrin et al., 2022. The flow is excited using a random forcing approach (white noise on density), with a noise magnitude chosen to match the time averaged separation size data from the experiments. Unsteady numerical and experimental results are then compared to assess the ability of the random forcing approach to simulate the receptivity process in conventional wind tunnel experiments for such complex flow where multiple mechanisms are present. The computation reproduces the experimental mean flow and turbulent spectrum very precisely. However, the injected noise is found to be biased towards high-frequency and not representative of the R2Ch free-stream fluctuations, which leads to strong discrepancies in the pressure fluctuations spectrum in the laminar part of the flow. As such, the random forcing approach may introduce a bias towards some non-linear breakdown mechanisms that may be different from the one at play in the experiments.

Une simulation numérique directe de l'écoulement transitionnel autour d'une rampe de compression axisymétrique à Mach 5 est réalisée pour des conditions d'écoulement correspondant à une expérience de Lugrin et al. (2022). L'écoulement est excité en utilisant une approche de forçage aléatoire (bruit blanc sur la densité), avec une magnitude de bruit choisie pour correspondre aux données moyennes dans le temps des expériences. Les résultats numériques et expérimentaux instationnaires sont ensuite comparés pour évaluer la capacité de l'approche de forçage aléatoire à émuler le processus de réceptivité dans les expériences en soufflerie conventionnelles pour un écoulement complexe où de multiples mécanismes sont présents. Alors que le calcul reproduit très précisément l'écoulement moyen et le spectre turbulent expérimental, il s'avère que le bruit injecté est biaisé vers la haute fréquence et n'est pas représentatif des fluctuations du flux libre R2Ch, ce qui conduit à de fortes divergences dans le spectre des fluctuations de pression dans la partie laminaire de l'écoulement, mettant en doute la capacité de ce calcul à capturer correctement le scénario de transition expérimental.

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  • HAL Id : hal-03937869 , version 1

Citer

Mathieu Lugrin. On the use of random inflow disturbances to simulate transitional hypersonic wind tunnel experiments. HISST 2022, Sep 2022, Bruges, Belgium. ⟨hal-03937869⟩
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