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Fiche détaillée Thèses
Université d'Orléans (17/12/2007), Philippe DEVINANT (Dir.)
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Etude du sillage de rotors d'hélicoptère en configuration de Vortex Ring State
Eric Hoinville1

Les études sur le Vortex Ring State ont récemment reçu un regain d'intérêt suite à la mise en place de trajectoires d'approche à forte pente pour les atterrissages en ville qui conduisent à des conditions de vol proches des frontières du VRS. Dans les années antérieures, les aspects numériques ont été étudiés grâce à des méthodes empiriques ou des modèles analytiques, et des expériences ont été effectuées dans le but de mieux comprendre la physique du phénomène. Dans cette étude, le code CFD elsA a été utilisé dans le but de résoudre les équations d'Euler. Un balayage en vitesse de descente verticale avec différents maillages a été réalisé afin d'étudier la capacité du solveur à capturer le Vortex Ring State. Dans un premier temps, la précision de la représentation de l'écoulement a été évalué en fonction d'hypothèses numériques (stratégies et précision des maillages, consistance en temps des simulations, ...) et physiques (périodicité de l'écoulement, cinématique du rotor, ...). Ceci permet d'extraire les options pour effectuer, dans un second temps, des simulations les plus représentatives possible de l'état de VRS afin d'étudier et de pouvoir décrire les mécanismes d'apparition et d'évolution de ce phénomène.
1 :  DAAP/ONERA - Département d'Aérodynamique Appliquée, ONERA
Vortex Ring State – simulations CFD – sillage de rotor – recirculation – hélicoptère – Chimère

Study of helicopter rotors wake in the Vortex Ring State regime
The Vortex Ring State has received recently a renewal of interest because of the definition of steeper approach trajectories for city landing that lead to flying condition closer to VRS boundaries. In past years, numerical aspects have been studied with empirical methods or analytical models, and experiments have been made in order to better understand the physics of the phenomenon. In this study, the CFD code elsA was used in order to solve the Euler equations. A sweep in vertical descent speed with different grids was performed with an aim to evaluate the capability of the solver to capture the Vortex Ring State. Firstly, the accuracy of the flowfield representation was evaluated according to numerical hypothesis (strategy and accuracy of the grids, ) and physical hypothesis (periodicity of the flow, kinematic of the rotor, ...). It allows to extract the options to realize, secondly, the most representative simulations of the VRS regime in order to study and describe the mechanism of appearance and evolution of this phenomenon.
Vortex Ring State – CFD simulations – rotor wake – flow recirculation – helicopter – Chimera