The evaluation of the noise produced by flows has reached a high level of importance in the past years. The physics surrounding flow-induced noise is quite complex and sensitive to various flow conditions like temperature, shape. Empirical models were built in the past for some special geometries but they cannot be used in a general case for a shape optimization for instance. Experimental aeroacoustic facilities represent the main tool for acoustic analyses of flow fields, but are quite expensive because extreme care must be exercised not to introduce acoustic perturbations in the flow (silent facilities). These tools allow a good analysis of the physical phenomena responsible for noise generation in the flow by a comparison of the noise sources and the flow characteristics (pressure, turbulence,). Nevertheless, the identification and location of noise sources to compare with flow structures requires quite complex methods.<p><p>The numerical approach complements the experimental one in the sense that the flow characteristics are deeply analyzed where experiments suggest noise production. For the numerical approach, the turbulence modeling is quite important. In the past, some models were appreciated for their good prediction of some aerodynamic parameters as lift and drag for instance. The challenge is now to tune these models for a correct prediction of the noise sources. In the low subsonic range, the flow field is completely decoupled from acoustics, and noise sources can be computed from a purely hydrodynamic simulation before this information is transferred to an acoustical solver which will compute the acoustic field at the listener position. This post processing of the aerodynamic results is not obvious since it can introduce non-physical noise into the solution.<p><p>This project considers the aspect of noise generation in turbulent jets and especially the noise generated by vortex pairing, as it occurs for instance in jet flows. The axisymmetric version of the flow solver SFELES has been part of this PhD research, and numerical results obtained on the jet are similar to the experimental values. Analyses performed on the numerical results are interesting to go to complete turbulence modeling for aeroacoustics since vortex pairing is one of the basic acoustical processes in vortex dynamics.<p><p>Currently, a standard static Smagorinski model is used for turbulence modeling. However, this model has well known limitations, and its influence on the noise sources extracted from the flow field is not very clear. For this reason, it is planned to adopt a dynamic procedure in which the subgrid scale model automatically adapts to the flow. We planned also to perform simulations with the variational multiscale approach to better simulate the different interactions between large and unresolved scales. The commercial software ACTRAN distributed by Free Field Technologies is used for the computation of sound propagation inside the acoustic domain. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Motivation<p><p>Ce document synthétise un travail de quatre années relatif à l'étude des phénomènes dynamiques rencontrés dans une arme de petit calibre. Jusqu'à présent, des efforts ont été réalisés pour simuler des armes de gros calibre, avec plus ou moins de succès. L'adaptation directe de ces méthodes au petit calibre est, la plupart du temps, décevante car peu précise. De plus, le coût des essais en arme de petit calibre, relativement faible par rapport à des essais en armes de calibre plus important, a contribué au désintérêt des études dans ce domaine. Encore aujourd'hui, des fabriquants d'armes de renommée internationale ne disposent pas de modèles pour le petit calibre. Celui-ci a été, et reste encore aujourd'hui, le parent pauvre des simulations numériques en balistique intérieure.<p><p>A l'heure actuelle, de nombreuses recherches sont entreprises dans le cadre des canons électriques ou électromagnétiques. Ces armes, qui représentent peut-être le futur de la balistique, ne sont encore qu'à un stade fort éloigné d'une utilisation effective et opérationnelle. La situation est donc assez paradoxale :les armes de petit calibre sont les plus utilisées (dans le cadre d'une utilisation militaire, sportive ou à des fins de tests) mais il n'existe, à proprement parler, que peu de modèles mathématiques permettant une simulation précise et rigoureuse. Dans ce contexte, ce travail va démontrer que des modèles de balistique intérieure peuvent être utilisés avec succès pour la simulation de tirs en armes de petit calibre.<p><p>Une des originalités de ce travail consiste en l'utilisation d'un logiciel de CFD (Computational Fluid Dynamics} comme squelette d'un simulateur de la balistique intérieure, et à son application sur des armes de petit calibre. L'approche employée permet de dissocier les aspects "mécanique des fluides" et traitement de l'écoulement, des aspects purement balistiques. Nous nous attacherons donc à évaluer la capacité d'un code CFD à fonctionner dans l'environnement particulier de la simulation du "coup de canon".<p><p>Plan du travail<p><p>Cette thèse peut être subdivisée en quatre différentes parties. La première partie, plutôt générale, vise à situer le problème dans son contexte. Elle débute par une introduction rapide à la balistique, et s'attarde sur les buts de la balistique intérieure en mettant l'accent sur les particularités des armes de petit calibre, le cas échéant.<p><p>La simulation sur ordinateur est un aspect important du problème qui doit nécessairement être mis en rapport avec des résultats réels. C'est pourquoi la chaîne de mesure utilisée classiquement en balistique, ainsi que les dispositifs expérimentaux employés pour obtenir des résultats de validation, sont brièvement présentés dans la deuxième partie.<p><p>La troisième partie est axée sur les modèles. Nous présentons les principaux types de modèles que l'on peut retrouver en balistique intérieure. Les modèles à paramètres globaux et à paramètres locaux sont développés et nous formulons quelques remarques générales au sujet de l'état de l'art dans ce domaine, avant de nous interroger sur la problématique du choix d'un logiciel CFD adapté à l'utilisation visée.<p><p>Nous présentons alors le logiciel choisi, et détaillons les modèles qu'il utilise pour tenir compte des particularités de la balistique intérieure. Le mouvement du projectile dans l'arme, la combustion et le traitement du problème diphasique sont notamment passés en revue et développés.<p><p>Mobidic (Mobidic est l'acronyme de :MOdélisation Balistique Intérieure DIphasique Canon) est un logiciel français que nous avons obtenu vers la fin de cette étude. Ce logiciel est reconnu pour sa capacité à modéliser précisément les tirs en arme de moyen et gros calibre. Son fonctionnement et les modèles qu'il utilise sont exposés et comparés à notre implémentation.<p><p>La quatrième et dernière partie n'est certainement pas la moins importante. Elle présente les résultats issus des tirs que nous avons réalisés et les différentes étapes de validation qui ont été menées à bien, depuis les tests de base jusqu'à la validation totale dans deux armes de petit calibre.<p><p>Enfin, les conclusions, remarques et directions futures clôturent ce travail. / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

We have studied gas flow and particle deposition in a realistic three-dimensional model of the bronchial tree, extending from the trachea to the segmental bronchi (7th airway generation for the most distal ones) using Computational Fluid Dynamics (CFD). The model is based on the morphometrical data of Horsfield et al. [J. Appl. Physiol. 31: 207-217, 1971] and on bronchoscopic and CT images, which give the spatial 3D-orientation of the curved ducts. It incorporates realistic angles of successive branching planes. Steady inspiratory flow varying between 50cm³/s and 500cm³/s was simulated as well as deposition of spherical aerosol particles (1 to 7& / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La thèse porte sur le développement d’un petit prototype de télescope Compton pour l'astronomie gamma spatiale dans la gamme d’énergie du MeV (0.1-100 MeV). Nous avons étudié de nouveaux modules de détection destinés à l'imagerie Compton. Nous avons assemblé et testé deux détecteurs à scintillation, l'un avec un cristal de bromure de lanthane dopé au cérium (LaBr₃:Ce) et l'autre avec un cristal de bromure de cérium (CeBr₃). Les deux cristaux sont couplés à des photomultiplicateurs multi-anodes 64 voies sensibles à la position. Notre objectif est d’optimiser la résolution en énergie en même temps que la résolution en position du premier impact d'un rayon gamma incident dans le détecteur. Les deux informations sont vitales pour la reconstruction d'une image avec le prototype de télescope à partir de l’effet Compton. Nous avons développé un banc de test pour étudier expérimentalement les deux modules, avec une électronique de lecture et un système d'acquisition de données dédiés. Nous avons entrepris un étalonnage précis du dispositif et effectué de nombreuses mesures avec différentes sources radioactives. En outre, nous avons réalisé une simulation numérique détaillée de l'expérience avec le logiciel GEANT4 et effectué une étude paramétrique extensive pour modéliser au mieux la propagation des photons ultraviolet de scintillation et les propriétés optiques des surfaces à l'intérieur du détecteur. Nous avons alors développé une méthode originale de reconstruction de la position d’impact en 3D, en utilisant un réseau de neurones artificiels entrainé avec des données simulées. Nous présentons dans ce travail tous les résultats expérimentaux obtenus avec les deux modules, les résultats de la simulation GEANT4, ainsi que l'algorithme basé sur le réseau de neurones. En plus, nous donnons les premiers résultats sur l'imagerie Compton obtenus avec le prototype de télescope et les comparons avec des performances simulées. Enfin, nous concluons en donnant un aperçu des perspectives d'avenir pour l'imagerie gamma Compton et considérons une application possible en discutant d’un concept de télescope spatial semblable à notre prototype. / The thesis aims to develop a small prototype of a Compton telescope for future space instrumentation for gamma-ray astronomy. Telescope’s main target is the MeV range (0.1-100MeV). We studied novel detector modules intended for Compton imaging. We assembled and tested 2 modules, one with a cerium-doped lanthanum(III) bromide (LaBr₃:Ce) crystal and the other with cerium(III) bromide (CeBr₃). Both modules are coupled to and read out by 64-channel multi-anode PMTs. Our goals are to obtain the best possible energy resolution and position resolution in 3D on the first impact of an incident gamma-ray within the detector. Both information are vital for successful reconstruction of a Compton image with the telescope prototype. We developed a test bench to experimentally study both modules and have utilized a customized readout electronics and data acquisition system. We conducted a precise calibration of the system and performed experimental runs utilizing different radioactive sources. Furthermore, we have written a detailed GEANT4 simulation of the experiment and performed an extensive parametric study on defining the surfaces and types of scintillation propagation within the scintillator. We utilized simulated data to train an Artificial Neural Network (ANN) algorithm to create a simplified 3D impact position reconstruction method and in addition developed an approximation routine to estimate the standard deviations for the method. We show all experimental results obtained by both modules, results from the GEANT4 simulation runs and from the ANN algorithm. In addition, we give the first results on Compton imaging with the telescope prototype and compare them with simulated performance. We analyzed and discussed the performance of the modules, specifically spectral and position reconstruction capabilities. We conclude by giving an overview of the future prospects for gamma-ray imaging and consider possible applications showing a concept of a space telescope based on our prototype.

Le second palais de l'intendant, construit en 1713, occupait un terrain en bordure de la rivière Saint-Charles à Québec. Il est détruit en 1775 lors de l'invasion américaine. Le site est ensuite occupé par les installations des brasseries Boswell/Dow et tombe dans l'oubli. On le redécouvre vers 1974 et un centre d'interprétation est installé dans ses voûtes toujours existantes. L'auteur propose de faire connaître ce lieu archéologique par une mise en valeur virtuelle. Pour ce faire, il a répertorié les documents historiques, cartographiques et iconographiques pertinents; examiné la chronologie des occupations et étudié les rapports des fouilles archéologiques. Il s'est aussi penché sur la mise en valeur du patrimoine dans un contexte de communication informatisée et a procédé à une analyse de cas similaires d'application de la réalité virtuelle à des problèmes architecturaux. La proposition finale comprend une maquette tridimensionnelle accompagnée d'un contenu scientifique accessible par le réseau Internet.

Cette thèse porte sur l'écoulement à l'intérieur d'une turbine de type Hélice. Deux méthodes de mesures ont été utilisées afin de remplir les objectifs de l'étude. La précision des instruments et l'incertitude des mesures effectuées à l'aide d'outils de vélocimétrie laser tels que la vélocimétrie Doppler laser (LDV) et la vélocimétrie par images de particules (PIV) ont été analysées. Trois phénomènes principaux sont étudiés à l'aide du LDV et du PIV. Le premier porte sur le débalancement circonférentiel de l'écoulement dans toute la machine. Le second porte sur les interactions rotor-stator se produisant entre les directrices et les aubes de la roue. Le troisième englobe les écoulements à l'entrée de l'aspirateur, le vortex à charge partielle (torche) et à forte charge ainsi que le sillage des directrices. Une attention particulière est portée sur les fréquences caractéristiques trouvées à l'aide des mesures LDV à cet endroit. Parallèlement aux mesures expérimentales, des simulations numériques ont été effectuées et comparées avec les données expérimentales disponibles. Cette comparaison permet d'améliorer les simulations numériques en posant différentes conditions limites et modèles de turbulence. Une meilleure utilisation et une amélioration des modèles RANS, URANS et LES avec l'utilisation de la base de données expérimentales est discutée dans l'étude. En conclusion à la recherche, le débalancement circonférentiel de l'écoulement est identifié avec les méthodes expérimentales et numériques. Le débalancement est de l'ordre de 10% de la vitesse de référence crête à crête aux avants directrices et est amorti à 5% à l'interface. Le débalancement maximal est de 12% à l'intérieur du cône divergent de l'aspirateur. L'intensité turbulente dans les canaux d'admission a été estimée à 8%. Les résultats expérimentaux ont démontré que les interactions rotor-stator sont faibles à l'intérieur de ce type de machine car il y a une dissipation rapide du sillage des directrices avant la roue. La torche à charge partielle et les recirculations se produisant dans l'aspirateur sont présentées avec leurs effets sur l'efficacité hydraulique et la configuration de l'écoulement. Plusieurs structures et vortex sont identifiés tels que le vortex se produisant dans l'espace en porte-à-faux des directrices, le vortex de bout d'aubes, la torche et les vortex contrarotatifs des canaux d'admission. Une base de donnée a été crée pour des recherches futures portant sur l'écoulement d'une turbine Hélice.

Ce projet vise à développer les outils et les relations pour modéliser le procédé d'enrichissement du minerai du Havre-Saint-Pierre par Rio Tinto, Fer et Titane. Ce procédé magnétise le minéral d'hémo-ilménite en le grillant dans des fours rotatifs et en l'enrichissement par des séparateurs à tambours rotatifs magnétiques. Une série de lots expérimentaux à des niveaux de magnétisation différents a été produite. Un classificateur de particules en fonction de leur susceptibilité magnétique spécifique effective a été conçu et fabriqué. Chacun des lots expérimentaux a été caractérisé par ce nouvel appareil et analysé pour la chimie pour développer le modèle mathématique de magnétisation du minerai par le grillage. Des essais ont été effectués sur un tambour magnétique rotatif pilote pour modéliser le procédé de séparation. Les équations des deux modèles ont été implantées à un simulateur d'usine présentant un bon potentiel comme outil d'optimisation et de développement de nouvelles configurations du procédé.

Cette thèse présente une étude d'un système complet de transmission en liaison descendante utilisant la technologie multi-porteuse avec l'accès multiple par division de code (Multi-Carrier Code Division Multiple Access, MC-CDMA). L'étude inclut la synchronisation et l'estimation du canal pour un système MC-CDMA en liaison descendante ainsi que l'implémentation sur puce FPGA d'un récepteur MC-CDMA en liaison descendante en bande de base. Le MC-CDMA est une combinaison de la technique de multiplexage par fréquence orthogonale (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) et de l'accès multiple par répartition de code (CDMA), et ce dans le but d'intégrer les deux technologies. Le système MC-CDMA est conçu pour fonctionner à l'intérieur de la contrainte d'une bande de fréquence de 5 MHz pour les modèles de canaux intérieur/extérieur pédestre et véhiculaire tel que décrit par le "Third Genaration Partnership Project" (3GPP). La composante OFDM du système MC-CDMA a été simulée en utilisant le logiciel MATLAB dans le but d'obtenir des paramètres de base. Des codes orthogonaux à facteur d'étalement variable (OVSF) de longueur 8 ont été choisis comme codes d'étalement pour notre système MC-CDMA. Ceci permet de supporter des taux de transmission maximum jusquà 20.6 Mbps et 22.875 Mbps (données non codées, pleine charge de 8 utilisateurs) pour les canaux intérieur/extérieur pédestre et véhiculaire, respectivement. Une étude analytique des expressions de taux d'erreur binaire pour le MC-CDMA dans un canal multivoies de Rayleigh a été réalisée dans le but d'évaluer rapidement et de façon précise les performances. Des techniques d'estimation de canal basées sur les décisions antérieures ont été étudiées afin d'améliorer encore plus les performances de taux d'erreur binaire du système MC-CDMA en liaison descendante. L'estimateur de canal basé sur les décisions antérieures et utilisant le critère de l'erreur quadratique minimale linéaire avec une matrice' de corrélation du canal de taille 64 x 64 a été choisi comme étant un bon compromis entre la performance et la complexité pour une implementation sur puce FPGA. Une nouvelle séquence d'apprentissage a été conçue pour le récepteur dans la configuration intérieur/extérieur pédestre dans le but d'estimer de façon grossière le temps de synchronisation et le décalage fréquentiel fractionnaire de la porteuse dans le domaine du temps. Les estimations fines du temps de synchronisation et du décalage fréquentiel de la porteuse ont été effectués dans le domaine des fréquences à l'aide de sous-porteuses pilotes. Un récepteur en liaison descendante MC-CDMA complet pour le canal intérieur /extérieur pédestre avec les synchronisations en temps et en fréquence en boucle fermée a été simulé avant de procéder à l'implémentation matérielle. Le récepteur en liaison descendante en bande de base pour le canal intérieur/extérieur pédestre a été implémenté sur un système de développement fabriqué par la compagnie Nallatech et utilisant le circuit XtremeDSP de Xilinx. Un transmetteur compatible avec le système de réception a également été réalisé. Des tests fonctionnels du récepteur ont été effectués dans un environnement sans fil statique de laboratoire. Un environnement de test plus dynamique, incluant la mobilité du transmetteur, du récepteur ou des éléments dispersifs, aurait été souhaitable, mais n'a pu être réalisé étant donné les difficultés logistiques inhérentes. Les taux d'erreur binaire mesurés avec différents nombres d'usagers actifs et différentes modulations sont proches des simulations sur ordinateurs pour un canal avec bruit blanc gaussien additif.

Ce mémoire présente le développement d'un modèle de couplage aéroélastique pour un petit véhicule de lancement spatial et ses résultats. Le mémoire est divisé en trois parties. La première présente d'abord les outils théoriques et numériques nécessaires pour développer un code d'interactions fluide-solide. Ces outils sont l'analyse modale, la mécanique des fluides numérique ainsi qu'un code de déformations imposées utilisant le langage UDF d'ANSYS Fluent qui est utilisé pour effectuer les analyses aéroélastiques. La seconde partie traite de l'analyse aéroélastique statique. La méthode est comparée avec d'autres méthodes de la littérature pour un cas de validation sur plaque plane flexible puis appliquée sur le lanceur. Il est montré que les déformations causées par la pression du fluide sur le solide sont petites pour le cas statique et ne posent donc pas de problème. La troisième partie concerne l'analyse aéroélastique dynamique. La méthodologie est présentée avec la théorie associée, puis explicitée pour faire ressortir les subtilités du calcul numérique parallèle. Le solide est traité avec une méthode de sommation modale qui diminue les coûts de calcul en admettant de petites déformations. Le solide est résolu dans le temps avec une méthode de différences centrées au deuxième ordre de manière explicite. Le couplage est assuré par une méthode d'interpolation entre les maillages fluide et solide à l'aide de fonctions de bases radiales. Un cas test de validation avec plaque plane flexible est ensuite détaillé puis comparé à la théorie ainsi qu'à d'autres solveurs d'interactions fluide-solide commerciaux. Les résultats confirment que les déformations du lanceur restent petites pour des perturbations de type rafales de vent. Les coefficients aérodynamiques sont peu affectés. L'amortissement fourni par l'air (aérodynamique) est faible, ce qui fait que les fréquences d'oscillation observées sont similaires aux fréquences naturelles prédites.

The context of this thesis is the numerical simulation of turbulent flows at moderate Reynolds numbers and the improvement of the capabilities of an in-house 3D unsteady and incompressible flow solver called SFELES to simulate such flows.<p>In addition to this abstract, this thesis includes five other chapters.<p><p>The second chapter of this thesis presents the numerical methods implemented in the two CFD solvers used as part of this work, namely SFELES and PHASTA.<p><p>The third chapter concentrates on the implementation of a new library called FlexMG. This library allows the use of various types of iterative solvers preconditioned by algebraic multigrid methods, which require much less memory to solve linear systems than a direct sparse LU solver available in SFELES. Multigrid is an iterative procedure that relies on a series of increasingly coarser approximations of the original 'fine' problem. The underlying concept is the following: low wavenumber errors on fine grids become high wavenumber errors on coarser levels, which can be effectively removed by applying fixed-point methods on coarser levels.<p>Two families of algebraic multigrid preconditioners have been implemented in FlexMG, namely smooth aggregation-type and non-nested finite element-type. Unlike pure gridless multigrid, both of these families use the information contained in the initial fine mesh. A hierarchy of coarse meshes is also needed for the non-nested finite element-type multigrid so that our approaches can be considered as hybrid. Our aggregation-type multigrid is smoothed with either a constant or a linear least square fitting function, whereas the non-nested finite element-type multigrid is already smooth by construction. All these multigrid preconditioners are tested as stand-alone solvers or coupled with a GMRES (Generalized Minimal RESidual) method. After analyzing the accuracy of the solutions obtained with our solvers on a typical test case in fluid mechanics (unsteady flow past a circular cylinder at low Reynolds number), their performance in terms of convergence rate, computational speed and memory consumption is compared with the performance of a direct sparse LU solver as a reference. Finally, the importance of using smooth interpolation operators is also underlined in this work.<p><p>The fourth chapter is devoted to the study of subgrid scale models for the large eddy simulation (LES) of turbulent flows.<p>It is well known that turbulence features a cascade process by which kinetic energy is transferred from the large turbulent scales to the smaller ones. Below a certain size, the smallest structures are dissipated into heat because of the effect of the viscous term in the Navier-Stokes equations.<p>In the classical formulation of LES models, all the resolved scales are used to model the contribution of the unresolved scales. However, most of the energy exchanges between scales are local, which means that the energy of the unresolved scales derives mainly from the energy of the small resolved scales.<p>In this fourth chapter, constant-coefficient-based Smagorinsky and WALE models are considered under different formulations. This includes a classical version of both the Smagorinsky and WALE models and several scale-separation formulations, where the resolved velocity field is filtered in order to separate the small turbulent scales from the large ones. From this separation of turbulent scales, the strain rate tensor and/or the eddy viscosity of the subgrid scale model is computed from the small resolved scales only. One important advantage of these scale-separation models is that the dissipation they introduce through their subgrid scale stress tensor is better controlled compared to their classical version, where all the scales are taken into account without any filtering. More precisely, the filtering operator (based on a top hat filter in this work) allows the decomposition u' = u - ubar, where u is the resolved velocity field (large and small resolved scales), ubar is the filtered velocity field (large resolved scales) and u' is the small resolved scales field. <p>At last, two variational multiscale (VMS) methods are also considered.<p>The philosophy of the variational multiscale methods differs significantly from the philosophy of the scale-separation models. Concretely, the discrete Navier-Stokes equations have to be projected into two disjoint spaces so that a set of equations characterizes the evolution of the large resolved scales of the flow, whereas another set governs the small resolved scales. <p>Once the Navier-Stokes equations have been projected into these two spaces associated with the large and small scales respectively, the variational multiscale method consists in adding an eddy viscosity model to the small scales equations only, leaving the large scales equations unchanged. This projection is obvious in the case of a full spectral discretization of the Navier-Stokes equations, where the evolution of the large and small scales is governed by the equations associated with the low and high wavenumber modes respectively. This projection is more complex to achieve in the context of a finite element discretization. <p>For that purpose, two variational multiscale concepts are examined in this work.<p>The first projector is based on the construction of aggregates, whereas the second projector relies on the implementation of hierarchical linear basis functions.<p>In order to gain some experience in the field of LES modeling, some of the above-mentioned models were implemented first in another code called PHASTA and presented along with SFELES in the second chapter.<p>Finally, the relevance of our models is assessed with the large eddy simulation of a fully developed turbulent channel flow at a low Reynolds number under statistical equilibrium. In addition to the analysis of the mean eddy viscosity computed for all our LES models, comparisons in terms of shear stress, root mean square velocity fluctuation and mean velocity are performed with a fully resolved direct numerical simulation as a reference.<p><p>The fifth chapter of the thesis focuses on the numerical simulation of the 3D turbulent flow over a re-entry Apollo-type capsule at low speed with SFELES. The Reynolds number based on the heat shield is set to Re=10^4 and the angle of attack is set to 180º, that is the heat shield facing the free stream. Only the final stage of the flight is considered in this work, before the splashdown or the landing, so that the incompressibility hypothesis in SFELES is still valid.<p>Two LES models are considered in this chapter, namely a classical and a scale-separation version of the WALE model. Although the capsule geometry is axisymmetric, the flow field in its wake is not and induces unsteady forces and moments acting on the capsule. The characterization of the phenomena occurring in the wake of the capsule and the determination of their main frequencies are essential to ensure the static and dynamic stability during the final stage of the flight. <p>Visualizations by means of 3D isosurfaces and 2D slices of the Q-criterion and the vorticity field confirm the presence of a large meandering recirculation zone characterized by a low Strouhal number, that is St≈0.15.<p>Due to the detachment of the flow at the shoulder of the capsule, a resulting annular shear layer appears. This shear layer is then affected by some Kelvin-Helmholtz instabilities and ends up rolling up, leading to the formation of vortex rings characterized by a high frequency. This vortex shedding depends on the Reynolds number so that a Strouhal number St≈3 is detected at Re=10^4.<p>Finally, the analysis of the force and moment coefficients reveals the existence of a lateral force perpendicular to the streamwise direction in the case of the scale-separation WALE model, which suggests that the wake of the capsule may have some <p>preferential orientations during the vortex shedding. In the case of the classical version of the WALE model, no lateral force has been observed so far so that the mean flow is thought to be still axisymmetric after 100 units of non-dimensional physical time.<p><p>Finally, the last chapter of this work recalls the main conclusions drawn from the previous chapters. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished