Aerodynamic study of a 3D backward facing double step applied to safer launch and recovery of helicopters on ships

Etude aérodynamique d'une double marche descendante 3D appliquée à la sécurisation de l'appontage des hélicoptères sur les frégates

Benjamin Herry (1)

1 ONERA - The French Aerospace Lab [Lille]

This study is concerned about the safety of helicopter launch and recovery on frigates. Therefore, it consists in investigating the airwake of a simplified frigate, modeled by a 3D backward facing double step in order to have a better understanding of such 3D unsteady flows. The mean and fluctuating velocity fields have been analyzed mainly experimentally through PIV, hot-wire anemometry, oil-flow visualizations . . . This has enabled to observe 3D structures, confirmed by a numerical computation. In particular, the results show a mean flow asymmetry. A sensitivity study around the zero degree drift angle has shown that the flow is bi-stable for this geometry. This bi-stability has been observed in several wind-tunnels for a wide variety of upstream geometric conditions. The understanding of this phenomenon is required for future control of such complex flows.

Cette étude s'inscrit dans le domaine de la sécurisation de l'appontage des hélicoptères sur les frégates. Il s'agit ici d'analyser le sillage aérodynamique d'une frégate générique modélisée par une double marche descendante dans le but de mieux comprendre ce type d'écoulement tridimensionnel instationnaire. Les champs de vitesse moyen et fluctuant ont été analysés essentiellement par voie expérimentale (PIV, fil chaud, visualisation pariétale. . . ) et ont permis de valider la présence de structures tridimensionnelles mises en évidence grâce à une simulation numérique. Les résultats montrent en particulier la présence d'une asymétrie de l'écoulement moyen. Une étude fine autour de l'angle de dérapage nul a permis de confirmer le caractère bistable de l'écoulement autour de cette géométrie. Cette bi-stabilité a été observée dans différentes installations et pour un large éventail de conditions géométriques amont de la maquette. La compréhension de ce phénomène est déterminante avant toute tentative visant à mettre en oeuvre le contrôle de ce type d'écoulement complexe.

Mots clés: bi-stability; mean flow asymmetry; simple frigate shape; bluff-body; coherent structure; helicopters; launch and recovery

Mots clés: Bi-stablité; asymétrie écoulement moyen; géométrie simplifiée frégate; corps émoussé; turbulence; PIV; structure cohérente; hélicoptère; appontage

Domaines: Mécanique des fluides [physics.class-ph]; Mécanique des fluides [physics.class-ph]

Benjamin Herry. Aerodynamic study of a 3D backward facing double step applied to safer launch and recovery of helicopters on ships. Fluid mechanics [physics.class-ph]. Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis, 2010. English. ⟨NNT : 10/47⟩. ⟨tel-00650410⟩