L'objectif principal de ce mémoire est de contribuer à la compréhension du phénomène des oscillations en tangage d'une aile rigide montée sur support élastique. Ces oscillations sont observées dans une plage de nombres de Reynolds associés à l'ordre de grandeur de la transition des couches limites pour cette géométrie :​ 5 x 10⁴ < Re_c < 1.2 x 10⁵. Ces travaux expérimentaux réalisés par l'équipe du professeur Poirel au Collège militaire royal ont montré que, dans la configuration nominale, les ordres de grandeur de l'amplitude et de la fréquence des oscillations sont respectivement de 5 et 3 Hz.

Afin de contribuer à l'étude phénoménologique de ces oscillations aéroélastiques, une campagne d'essais expérimentaux ciblés a été réalisée à l'automne 2008 dans la soufflerie du Collège militaire royal. Des résultats exposant les effets de l'inertie de l'aile ainsi que du déclenchement de la transition de la couche limite sur l'amplitude et la fréquence des oscillations ont été analysés.

Par ailleurs, des simulations numériques de l'écoulement et de la dynamique de l'aile ont été réalisées à l'aide du code commercial Fluent. Ces résultats montrent entre autres l'importance du décollement partiel de la couche limite laminaire qui correspond à une couche cisaillée soumise à l'instabilité de Kelvin-Helmholtz. Au niveau quantitatif, les simulations prédisent l'amplitude et la fréquence des oscillations avec le bon ordre de grandeur. Pour une étude permettant de produire des résultats plus précis au niveau quantitatif, une approche du type RANS avec modèle de transition ou encore une approche LES seraient envisageables.

The main objective of this thesis is to contribute to the understanding of the phenomenon of self-sustained pitch oscillations of an elastically mounted rigid wing observed at the Royal Military College of Canada. These oscillations are observed in a range of Reynolds numbers associated with the order of magnitude of the transition of the boundary layers :​ 5 x 10⁴ < Re_c < 1.2 x 10⁵. The experimental work performed by the team of Professor Poirel showed that the order of magnitude of the oscillation amplitude and frequency were respectively 5 and 3 Hz.

In order to contribute to the phenomenological study of these aeroelastic oscillations, focused experiments were carried out in Autumn 2008 in the Royal Military College wind tunnel. Results outlining the effects of inertia of the wing as well as boundary layer tripping on the amplitude and frequency of oscillations were studied.

In addition, numerical simulations of the flow were performed using the commercial code Fluent. These simulations allow to obtain a qualitative picture of the physics at play. These numerical calculations confirmed that the laminar boundary layers separation near the trailing edge are critical in the initiation of aeroelastic oscillations. In addition, results from simulations show that the boundary layer corresponds to a detached shear layer and is subjected to the Kelvin-Helmholtz instability. In quantitative terms, the simulations predict the amplitude and the oscillation frequency with the correct order of magnitude. To produce more accurate results in quantitative terms, an approach such as RANS with a transition model or a LES approach would probably yield superior results.