A transition prediction model for boundary layers subjected to free-stream turbulence

The modifications of the mean and fluctuating characteristics of laminar boundary layers subjected to free stream turbulence (FST) are investigated numerically. In the region upstream of the transition onset, the fluctuations inside the boundary layer are dominated by elongated structures growing downstream in amplitude. These streaky structures, also called Klebanoff or breathing modes, are crucial to the transition process. A linear and parabolic approach, inspired by the hydrodynamic stability theory, is used to describe the streaks dynamic. The model is then applied to predict the transition position. The results are compared to experimental data, with various boundary conditions, including ERCOFTAC test cases.

RésuméL'influence sur une couche limite laminaire d'une turbulence extérieure (FST) est étudiée par une approche numérique. En amont du point de transition des stries, ou modes de Klebanoff, allongées dans la direction de l'écoulement, sont générées dans la couche limite. Leur rôle est important dans le processus de transition. Un modèle linéaire et parabolique, inspiré de la théorie de stabilité linéaire, est utilisé pour décrire la dynamique de ces stries. Le modèle est ensuite appliqué pour prédire la position du point de transition. Les résultats sont comparés aux mesures des cas tests ERCOFTAC.