'American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)'
Abstract
International audienceA two-dimensional integral boundary layer method is developed to enable fast and economical computations of boundary layer flows. The ultimate goal is to provide some experience for the extension of this method in three dimensions. In this study, the unsteady momentum and kinetic energy integral equations are solved numerically, together with a set of closure relations based on assumed velocity profiles for laminar and turbulent flows. The robustness of the method is ensured by a Finite-Volume formulation based on an upwind scheme and a semi-implicit time discretization. The accuracy of the numerical method in the vicinity of the stagnation point is strongly improved by introducing a consistent corrective source term in the right-hand side of the equation system. The chosen closure relations are validated with test cases of self-similar flows. Numerical results are also compared with those of a full Prandtl equations code for NACA0012, GLC305 and MS317 airfoils test cases to demonstrate the capabilities of the method. Finally, preliminary results are shown proving the ability of the method to deal with iced airfoils even for complex glaze ice shapes.Une méthode bidimensionnelle de couche limite intégrale est développée pour permettre des calculs rapides et économiques des écoulements de couche limite. L'objectif est de fournir une certaine expérience pour l'extension de cette méthode en trois dimensions. Dans cette étude, les équations intégrales instationnaires de la quantité de mouvement et de l'énergie cinétique sont résolues numériquement, ainsi qu'un ensemble de relations de fermeture basées sur des profils de vitesse supposés pour des écoulements laminaires et turbulents. La robustesse de la méthode est assurée par une formulation aux Volumes Finis, basée sur un schéma de décentré amont et une discrétisation semi-implicite du temps. De plus, une méthode de contrôle a été développée afin d'éviter la singularité de Goldstein. La précision de la méthode numérique au voisinage du point d'arrêt est très élevée et améliorée par l'introduction d'un terme source correctif au second membre du système d'équations. Les relations de fermeture choisies sont validées avec des cas-test d'écoulements auto-similaires. Les résultats numériques sont également comparés à ceux d'une résolution des équations de Prandtl pour des cas-tests sur profils NACA0012, GLC305 et MS317 afin de démontrer les capacités de la méthode. Enfin, des résultats préliminaires sont présentés prouvant la capacité de la méthode à traiter des profils givrés, même pour les formes complexes de givre
