Soutenance de thèse de Léo KOVACS

Ce sujet de thèse porte sur l’étude expérimentale de l’effet du glissement pariétal sur l’aérodynamique d’un cylindre dans un écoulement raréfié. L’étude des écoulements raréfiés suscite l’intérêt de la communauté scientifique depuis des décennies, car cette physique complexe intervient dans un éventail d’applications englobant notamment la microfluidique ou la rentrée atmosphérique de débris spatiaux. Bien que les interactions entre les corps et le fluide ambiant aient été étudiées de manière approfondie dans le passé, une compréhension fine des phénomènes physiques en proche paroi fait toujours défaut. Cela est particulièrement vrai dans le cas de la rentrée de débris pour lesquels l’écoulement en proche paroi conditionne les efforts aérodynamiques subis par le corps. La raréfaction se manifeste par l’apparition d’une condition de glissement pariétal dont la modélisation est encore très sommaire. Cette phase de modélisation est pourtant fondamentale pour prédire précisément la trajectoire des corps étudiés. C’est l’objet de cette étude qui vise à améliorer la compréhension physique du phénomène de glissement pariétal dans les écoulements raréfiés et à proposer par le biais d’une approche originale son étude à l’aide d’un écoulement visqueux à surface libre analogue aux écoulements raréfiés compressibles. Dans l’approche hydraulique, le glissement pariétal est introduit à l’aide d’une surface dite superhydrophobe. Une base de données sur l’aérodynamique d’un cylindre a été réalisée dans une installation expérimentale (soufflerie MARHy - Laboratoire ICARE) en régime supersonique et raréfié. Ces données servent de point de référence à l’étude en écoulement à surface libre réalisée à l’aide d’un banc d’essai hydraulique en canal ouvert (Laboratoire PRISME). L’effet du glissement pariétal est étudié sur une large gamme de nombres de Reynolds en balayant différents nombres de Mach et Knudsen dans le cas compressible et un nombre de Froude dans le cas incompressible. De plus, un modèle théorique universel faiblement non linéaire de traînée, incorporant le glissement pariétal, a été développé et ajusté sur les bases de données expérimentales afin de modéliser la longueur caractéristique associée au glissement.