Academic literature on the topic 'Générateur de vortex'

Le présent travail est une contribution à l'étude par simulation numérique de la dynamique de l’air à travers des générateurs de vortex contre rotatifs sur un profil de la pale d’éolienne urbaine ‘FX-63-137’ à l’aide du code de calcul –Fluent-, en utilisant le modèle de turbulence (k-E), en régime permanent et incompressible avec un nombre de Reynolds Re=105. Les effets de la géométrie des générateurs de vortex et leurs positions par rapport au profil ont été mis en évidence. La première partie du travail traite de l’écoulement autour du profil avec les générateurs de vortex pour un certain angle d’attaque et la solution 3D avec générateur de vortex est comparée à celle de l’écoulement autour d’un profil 2D plan sans générateur de vortex. La deuxième partie de ce travail traite des effets du changement de la position des générateurs de vortex (GV) et l’angle d’incidence du vent par rapport au profil, pour les cas sans et avec générateurs de vortex sur les forces de portance et de traînée induites.

We conducted, in this work, a three-dimensional numerical study of forced convection heat transfer of a laminar flow of water passing through micro-channels with and without longitudinal vortex generator, using the CFD code “Ansys- Fluent”. This work aimed to elucidate the effect of vortex generators on the dynamic and thermal behavior of the micro-fluidic flow. The results obtained show that the increase in the Reynolds number leads to an improvement in the quality of heat transfer in both cases of the study. Rectangular micro-channel with LVG can improve heat transfer compared to smooth rectangular micro-channel while consuming more pressure drop. In the range of Reynolds numbers between 200 and 1200, a 2-21% increase in the mean Nusselt number was observed for micro-channels with LVG compared to smooth micro-channels. This occurs through better mixing of the fluid, reduction in the thickness of the thermal boundary layer, and increased heat transfer area. In addition, the friction factor has been increased by more than 50% compared to smooth micro-channels, due to the local resistance of LVGs and the presence of secondary flows.

L’interaction entre une onde de choc oblique et une couche limite turbulente (IOCCL) est unesituation fréquemment rencontrée dans le domaine des écoulements compressibles d’intérêtapplicatif. L’IOCCL est le siège d’instationnarités à basse fréquence qui engendrent d’importantesfluctuations de pression pariétale et cette thèse s’intéresse à l’étude de dispositifs de contrôle passifde type micro-générateur de vortex (mVG) pour réduire, voire supprimer, ces effets indésirablesde l’IOCCL. Des simulations numériques aux grandes échelles (LES) ont été réalisées en sebasant sur une configuration expérimentale deWang et al. (2012) relative au contrôle de l’IOCCLpar des micro-rampes, avec un nombre de Mach de M = 2.7 et un nombre de Reynolds deRe× = 3600. L’utilisation de ces dispositifs de contrôle se traduit par une réorganisation de lazone de recirculation en brisant l’homogénéité dans la direction transverse de l’écoulement, eten induisant un changement au niveau du mouvement du pied de choc réfléchi qui présenteune zone d’excursion fortement impactée par le sillage des micro-rampes. Des simulationscomplémentaires portant sur trois nouvelles configurations de micro-rampes possédant descaractéristiques géométriques différentes de celle du cas de référence ont permis de dresser unbilan de l’efficacité de ces dispositifs sur le contrôle de l’IOCCL en confrontant l’effet de mVGsde taille réduite à celui de mVGs de taille plus conventionnelle
Because it is ubiquitous in high Mach number internal and external flow of interest in aeronauticalapplications, shock wave/turbulent boundary layer interaction (SBLI) is characterised by alow-frequency unsteadiness which generates large wall-pressure fluctuations that can occur at theresonant frequency of the structures. This work is devoted to the study of passive flow controldevices such as microramp vortex generators (mVGs) to alleviate these detrimental effects of SBLI.Large-eddy simulations (LES) have been performed based on an experimental configurationby Wang et al. (2012) of a SBLI under the influence of microramps at a Mach number ofM = 2.7 and a Reynolds number of Re× = 3600. The use of microramps has been shown toenable a reorganisation of the recirculation zone by breaking the spanwise homogeneity of theinteraction, yielding to a change of the reflected shock foot back and forth motion along the span.Additional simulations on three new configurations allowed to assess the effectiveness of microrampsin controlling the SBLI by comparing reduced size mVGs with more conventional ones

1 Contexte Le contexte général est celui du contrôle des écoulements et plus précisément du contrôle des couches limites clef de voute des écoulements. Ce domaine de la mécanique des uides consiste à manipuler un écoulement an de l'amener dans l'état désiré. Les applications les plus courantes en sont la minimisation de la force de trainée sur un véhicule ou encore l'augmentation de la portance d'une aile ou la réduction du bruit provoqué par un écoulement. Un moyen connu et usuel de manipuler les couches limites est d'utiliser des générateurs de vortex. Sous ce nom générique se cache une multitude de dispositifs dont la fonction primaire est d'introduire de la vorticité longitudinale au sein de la couche limite. Si chacun des triptyques application-écoulement-actuateur a mené à étude paramétrique par des départements d'ingénierie, il n'existait aucun consensus sur une méthode à même de prédire les paramètres optimaux à priori. Au cours des travaux présentés ici nous avons cherché à proposer et tester des outils capable de faciliter les études nécessaire à la mise en place ecace de générateurs de vortex génériques appliqué au contrôle sur un écoulement décollé en ayant une approche basée sur la physique de la couche limite. 2 Interaction entre des générateurs de vortex et une couche limite La première étape consista à observer l'interaction entre les structures engendrées par les générateurs de vortex et une couche limite sur une plaque plane. Dans les installations hydrodynamiques du laboratoire nous menons au moyen d'un protocole expérimental original, inspiré de l'imagerie par tomographie, à la reconstruction par imagerie par image de particules (ou PIV) des champs moyennés dans le temps et tridimensionnel des composantes longitudinales et transverse de la vitesse ce qui constitue à l'époque (2005) un petit exploit expérimental. Du point de vue du contrôle d'écoulements décollés cela nous a permis de quantier la modication moyenne de l'écoulement moyen. Sur ce concept nous introduisons une grandeur intégrale représentative de cette modication. Cette dernière nous aide à évaluer l'impact des générateurs de vortex sur la susceptibilité de la couche limite à subir un décollement. Une seconde analyse a permis de faire progresser les connaissances de la transition à la turbulence de la couche limite. En effet vorticité longitudinale et streaks apparaissent naturellement de façon transitoire à petite échelle lors de la transition. Un processus d'auto-entretien de ces deux structures avait été soupçonné et modélisé mais était dificilement observable expérimentalement. L'idée originale est donc ici de forcer de façon stationnaire la position des tourbillons et donc celle des streaks ce qui en rend l'étude plus aisée. En observant les énergies de ces structures à différents nombres de Reynolds nous détectons un seuil au delà duquel sont observés de nombreux indices de l'existence de ce processus selon le scénario modélisé. Il s'agit de la première démonstration expérimentale de l'existence d'un processus auto-entretenu entre tourbillons longitudinaux et streaks dans une couche limite en transition, ce qui a donné lieu à la publication de ces travaux dans Physical Review Letter. 3 Étude de l'écoulement décollé au dessus d'une rampe descendante Afin d'évaluer l'efficacité prédictive des grandeurs construites auparavant, l'écoulement au dessus d'une rampe descendante a été retenu cette géométrie étant proche de celles rencontrées dans les applications courantes (transport). Nous avons donc mené en canal hydrodynamique et en souerie des mesures PIV en fonction du nombre de Reynolds et ainsi fournit une première étude comportant une analyse de la longueur de recirculation en fonction du nombre de Reynolds, ainsi qu'une analyse détaillée des modes instables de la couche cisaillée et de la bulle de recirculation en employant une PIV résolue dans le temps dévellopée au cours de cette thèse et une méthodologie basée sur du filtrage fréquentiel qui a été crée pour l'occasion en s'inspirant des méthodes utilisé par les numériciens. Enfinnous avons confronté nos résultats à ceux obtenus sur une marche descendante. Il a été proposé et validé que le comportement de la bulle de recirculation pouvait être ramené à celui obtenu lors de l'écoulement sur une marche descendante de hauteur fixée par la position du point de décollement à un nombre de Reynolds dépendant de cette nouvelle hauteur. L'analyse fréquentielle de l'écoulement exhibe de nombreux points communs avec les écoulements de marche descendante correspondant. On y trouve fréquence dominante découlant de l'instabilité linéaire de la couche cisaillée, ses harmoniques et couplages avec les modes à basse fréquence de la bulle de recirculation. Cependant le fait que le point de décollement en plus de celui de rattachement soit laissé libres provoque une plus grande liberté de la bulle de recirculation ce qui a tendance à alimenter l'amplificateur de bruit qu'est la couche cisaillée et enrichit considérablement les spectres. Ceci rend une attribution sans équivoque des différents modes à leur source physique compliquée étant donné le nombre de sources possibles. Il s'agit à notre connaissance de l'étude expérimentale la plus complète sur cet écoulement. 4 Contrôle par générateurs de vortex de l'écoulement au dessus d'une rampe descendante. Il s'agissait enfin d'évaluer l'efficacité des outils construits lors de la première étape afin de contrôler le décollement ayant lieu dans l'écoulement étudié dans la seconde partie en combinant les méthodes expérimentales. A des nombres de Reynolds équivalents, une étude paramétrique a montré que la longueur d'onde optimale an d'accélérer la couche limite en moyenne (et donc donner plus d'énergie cinétique an de lutter contre le décollement) sur une plaque plane était également celle qui permettait de parvenir au décollement le plus tardif. Ce résultat valide l'emploi des outils construits au cours de la première phase de ces travaux . Nous montrons qu'en plus d'un décollement repoussé, nous modulons la couche cisaillée de la même manière que la couche limite incidente ce qui permet également de modifier le contenu fréquentiel de l'écoulement. Au cours du premier essai sur le sol européen de la V3V (pour Volumetric 3-component Velocimetry, TSI) qui permet d'acquérir les instantanés des 3 composantes de la vitesse dans un volume donné, nous avons pu démontrer que les structures tourbillonnaires transversales découlant de la déstabilisation de la couche cisaillée pouvaient être tuées par la modulation ainsi induite par le contrôle.

Cette thèse traite de l’étude et du contrôle par générateurs de tourbillons d’un écoulement turbulent décollé. Le travail expérimental se base sur un décollement turbulent de couche limite en aval d’une marche descendante arrondie de faible rapport d’aspect, qui modélise une entrée d’air coudée d’avion de combat. Dans une première partie, on se concentre sur la dynamique de l’écoulement décollé. Celle-ci s’avère très complexe, et fait intervenir au moins trois phénomènes distincts : une instabilité de couche de mélange, un battement bidimensionnel, ainsi qu’une oscillation tridimensionnelle. La seconde partie traite du contrôle de ces phénomènes. La démarche consiste à utiliser des actionneurs de contrôle de type générateurs de vortex (VGs) mécaniques et fluidiques. Une étude empirique permet d’extraire des configurations permettant de réduire significativement l’étendue des surfaces décollées. On montre ensuite que l’efficacité de ces actionneurs dépend de deux mécanismes : le premier d’entre eux est un mécanisme de mélange, qui peut être caractérisé par la circulation des tourbillons générés ; le second est un mécanisme d’instabilité tourbillonnaire, qui est responsable de la destruction des vortex. Deux critères d’optimisation construits sur une base de temps caractéristiques sont ainsi proposés et validés sur notre cas expérimental, ainsi que sur d’autres études de la littérature
This study deals with turbulent flow separation and its control by means of vortex generators. The experimental study is conducted downstream of a rounded ramp modeling an aircraft air intake. Due to this curvature, turbulent flow separation occurs. The first part of the work investigates the separation behavior, which involves at least three mechanisms: a mixing layer instability, a bi-dimensional beating of the recirculation bubble, and a three dimensional oscillation. The second part is devoted to the control. Both mechanical and fluidic vortex generators are used. A parametrical study allows the determination of two efficient configurations, which reduces the separated areas. Then, we show that the efficiency of this specific control strategy depends on two mechanisms: the first one is mixing, which can be characterized by the vortex circulation. The second one is vortex instability, which is responsible for the vortex disruption. Two criteria based on characteristics time scales are the constructed and validated in our experiment and other cases from the literature

Cette thèse porte sur deux aspects de la dynamique vibratoire des structures en interaction fluide-structure (IFS) : le contrôle des vibrations des structures immergées dans un fluide et la récupération des vibrations induites par un fluide pour leur conversion en énergie électrique. Ce mémoire présente nos contributions dans ces deux domaines.Premièrement, concernant le contrôle des vibrations, l'émergence récente des méta-structures a ouvert de nouvelles perspectives pour maîtriser les vibrations des structures en IFS. Ces structures, souvent constituées de microstructures périodiques, permettent de moduler la propagation des ondes vibratoires. Leur conception, prenant en compte les conditions spécifiques à l'IFS, constitue un sujet de grande importance. Nous avons développé un modèle par éléments finis basé sur l'analyse d'une cellule élémentaire, qui permet de prédire les bandes de fréquences interdites pour des plaques composites périodiques soumises aux conditions IFS. Une contribution clé de ce travail réside dans la formulation d'une nouvelle matrice de masse ajoutée, intégrant les conditions de Bloch dans les domaines solide et fluide de la cellule élémentaire. Cette approche permet un contrôle passif des vibrations et la conception de structures minces avec des bandes de fréquences spécifiques.Ensuite, nous avons exploré la modulation active de ces bandes de fréquences dans des scénarios similaires de structures minces avec IFS, en introduisant un système couplé comprenant des composants piézoélectriques. Le modèle de cellule élémentaire fluide-structure, tenant compte des conditions de Bloch, inclut également les effets de couplage piézoélectrique. Nos recherches montrent que les effets inertiels du fluide influencent fortement les bandes de fréquences des structures minces, en raison de leur faible inertie propre. Une optimisation de la microstructure, incluant la disposition et la forme des composants piézoélectriques, ainsi que la définition d'une loi de contrôle, permet d'obtenir une modulation optimale des bandes de fréquences, en fonction des applications spécifiques.Dans la seconde partie du travail, nous avons étudié les vibrations induites par un écoulement fluide comme source d'énergie, pouvant être convertie en électricité grâce à l'effet piézoélectrique direct. Un système couplé, composé d'une structure vibrante intégrant des composants piézoélectriques connectés à un circuit externe, a été modélisé pour être soumis à un écoulement fluide. Contrairement aux modèles simplifiés de type poutre souvent utilisés, nous avons proposé un modèle à échelle complète basé sur des éléments finis solides. Cela permet de prendre en compte des caractéristiques complexes, telles que l'utilisation de transducteurs microstructurés et de cantilevers non uniformes. À l'aide de ce modèle, diverses configurations de systèmes de récupération d'énergie avec générateurs de turbulence, permettant une efficacité améliorée, ont été étudiées.En résumé, la modélisation multiphysique du couplage pour différentes conditions d'IFS proposée dans cette étude, permet non seulement de prédire et de contrôler efficacement les vibrations structurelles en milieu fluide, mais elle offre également des outils numériques pour le développement de systèmes de récupération d'énergie piézoélectrique performants
This thesis addresses two key aspects of the vibrational dynamics of structures with fluid-structure interaction (FSI): the control of vibrations in structures immersed in a fluid and the conversion of fluid-induced vibrations into electrical energy. This dissertation presents our contributions to these two domains. To this end, the study first proposes an unit cell-based finite element model to predict vibration bandgaps in periodic composite plates under FSI conditions. By introducing a novel fluid-added mass matrix integrating Bloch boundary conditions, the fluid's inertial effects are incorporated into the bandgap analysis, enabling designing for vibration control in periodic plates submerged in liquids, achieving passive control.Based on this foundation, the research further explores the potential for actively tuning the vibration bandgaps of periodic composite plates submerged in liquids, which integrate connected piezoelectric sensors and actuators with feedback control. Therefore, an unit cell-based vibration bandgap tuning model with inertial fluid is developed, which integrates Bloch boundary conditions for both fluid and piezoelectric coupled solid domains. Then, the study reveals that in liquid environments, the fluid-added mass effect significantly impacts the bandgap characteristics of thin-walled structures, reducing the effectiveness of control strategy. Increasing the structure's self inertia or optimizing the arrangement of piezoelectric patches can mitigate this effect.On the other hand, the rivers and oceans are in constant motion, containing substantial kinetic energy. When fluid flows over a structural surface, the induced structural vibrations can be viewed as a potential source of clean and renewable energy. By utilizing the direct piezoelectric effect of piezoelectric materials, the kinetic energy of the fluid can be converted into usable electrical energy, enabling fluid energy harvesting. However, in such energy harvesting systems, significant FSI and electro-mechanical coupling effects are often accompanied by complex nonlinear dynamic behavior. The presence of these coupling effects complicates numerical simulations in this field, making it challenging, especially when considering practical applications where a deep understanding of these nonlinear behaviors and their impact on system performance is essential. Therefore, this thesis develops a full-scale finite element model to capture the strong local FSI behavior of complex thin-walled piezoelectric fluid energy harvesters (PFEH) involving microstructured transducers and non-uniform cantilevers, which are often ignored by simplified models. The research analyzes different energy harvester designs through numerical simulations, examining the influence of substrate cross-sectional shape, piezoelectric patch arrangement, and microstructure on the system's dynamic response and energy output efficiency.Finally, the study further enhance the power output of PFEHs using synergistic vortex generators composed of upstream double plates and downstream cylinder with a small spacing in dynamic water environments. With the synergistic effects of multi vortex generators, it is possible to achieve higher frequency and stable larger amplitude vibrations for the piezoelectric flag, thereby obtaining higher energy harvesting efficiency. Overall, the multi-physics coupling modeling for different FSI conditions proposed in this study not only effectively predict and control structural vibrations in fluid environments but also provide a theoretical foundation and technical support for the development of efficient piezoelectric energy harvesting systems

Dans le contexte d'augmentation du coût de l'énergie, de marché concurrentiel et de réduction des nuisances sonores, la thématique du contrôle est plus que jamais d'actualité dans le monde de l'aérodynamique. Dans toutes les branches de l'industrie de transport, le contrôle des écoulements rime avec simplicité et économie. Ce travail s'inscrit dans un groupe de recherche (GDR 2502) "Contrôle des écoulements" soutenus par le CNRS ainsi que de nombreux laboratoires et industries de l'automobile et de l'aéronautique. L'étude se divise en trois parties distinctes : une étude bibliographique, une étude de méthodologie et une étude paramétrique sur le contrôle par fente pulsée (jets synthétiques) et par Générateurs de Vortex Fluides. Une partie importante du travail a été dédiée à l'aspect numérique en prenant en compte l'aspect précision du code et capacité des modèles de turbulence à prendre en compte ces écoulements complexes
In general context of energy cost rising, free-market and decreasing of noise disturbances, control activities are now very attractive in aerodynamics. For every transport industry, flow control is synonimous of simplicity and rising-profits. This work is a part of a research group (GDR 2502) funded by CNRS, fluid dynamics laboratory and transport industries. The study is divided in three parts : a bibliographic study, a methodological study and finally a parametrical numerical study of separation control over lifted bodies by synthetics jets or FLuidi Vortes Generators. An important part of the work was devoted to numerical issues including time accuracy and turbulence methods behaviour for complex flows

La quantité de données utilisées dans les technologies de l'information augmente considérablement. Cela s'accompagne de la prolifération de technologies électroniques très avancées. Les problèmes thermiques, résultant de ces grands processus de données, imposent l'utilisation de nouvelles technologies et de nouveaux paradigmes à la place des circuits CMOS. Les dispositifs spintroniques sont l'une des nombreuses alternatives proposées jusqu'à présent dans la littérature. Dans ce travail, nous considérons un dispositif spintronique appelé oscillateur vortex à nano-contact (NCVO), qui a récemment commencé à attirer l'attention en raison de sa dynamique riche et variable. Cet oscillateur est actionné par un courant continu de polarisation et soumis à un champ magnétique, qui détermine sa dynamique de sortie. L'utilisation pratique du NCVO nécessite l'existence d'un modèle précis qui imite son aimantation de sortie et la trajectoire du vortex tournant autour du centre dans la couche supérieure de l'appareil. Ces deux variables sont nécessaires au calcul de la résistance équivalente du NCVO. Pour cela, nous construisons dans ce travail de thèse un modèle pour le NCVO produisant ces deux variables en utilisant une approche de calcul réservoir appelée réseau piloté par conceptor. Le réseau est formé sur les données NCVO acquises par simulation micromagnétique. Le modèle construit capture avec succès la dynamique du NCVO dans ses différents régimes (chaotique, périodique et quasi-périodique) avec un passage facile entre les régimes. Le même réseau est ensuite utilisé pour la détection du chaos dans la série des temps d'entrée. La méthode de détection de chaos proposée s'est révélée efficace et plus robuste par rapport aux méthodes existantes. Enfin, le modèle NCVO est exploité pour la génération de nombres véritablement aléatoires (TRNG) où une conception matérielle, alimentée par un signal chaotique généré par le modèle, est proposée. Cette conception a montré la capacité de concurrencer les techniques RNG existantes en termes de vitesse, de coût et de qualité
The amount of data used in information technology is increasing dramatically. This comes with the proliferation of highly advanced electronic technologies. The thermal issues, rising as an effect of such large data processes, impose the usage of novel technologies and paradigms in place of CMOS circuits. Spintronic devices are one of many alternatives proposed so far in the literature. In this work, we consider a spintronic device called nano-contact vortex oscillator (NCVO), which has recently begun to gain attention due to its rich and variable dynamics. This oscillators is operated by an bias DC current and subjected in a magnetic field, that determines it output dynamics. The practical use of the NCVO requires the existence of an accurate model that imitates its output magnetization and the vortex's trajectory rotating around the center in the upper layer of the device. These two variables are needed for the calculation of the equivalent resistance of the NCVO. For that, we build in this PhD work a model for the NCVO producing these two variables using a reservoir computing approach called conceptor-driven network. The network is trained on NCVO data gained by micromagnetic simulation. The built model successfully captures the NCVO dynamics in its different regimes (chaotic, periodic, and quasi- periodic) with an easy shift between regimes. The same network is used then for the detection of chaos in the input-times series. The proposed chaos-detection method has shown to be efficient and more robust compared to existing methods. Finally, the NCVO model is exploited for truly random number generation (TRNG) where a hardware design, fed by a chaotic signal generated by the model, is proposed. This design has shown the ability to compete existing RNG techniques in terms of speed, cost, and quality

Le contrôle d'écoulement permet d'éliminer le phénomène de décollement de couches limites, très néfaste pour les performances des machines interagissant avec un fluide (avions, voitures, turbomachines ...). Ces travaux s'intéressent plus particulièrement au contrôle actif d'écoulement au moyen de jets continus. Une maquette permettant de manipuler l'équilibre de la couche limite a été conçue et installée dans la soufflerie du Laboratoire de Mécanique de Lille. La première partie du travail a consisté en la caractérisation de l'écoulement autour du modèle à l'aide de visualisations par fils de laine et par enduit gras, de mesures de répartition de pression, de mesures par anémométrie à fils chauds et par PIV. Ceci a permis de définir la configuration du modèle la plus appropriée pour les études de contrôle mais aussi de connaître précisément les caractéristiques de l'écoulement sélectionné. La configuration retenue correspond à un écoulement en gradient de pression adverse suivi d'une séparation sur le volet, un peu comme sur l'extrados d'une aile d'avion. L'utilisation de sondes de frottement associées à des visualisations aux fils de laine ont permis d'étudier et d'optimiser des actionneurs passifs, puis des actionneurs à jets continus. Certaines des configurations actives optimales ont ensuite été caractérisées plus en détail par une mesure par PIV englobant toute la zone de séparation. Il apparaît que les jets continus ne suppriment pas complètement les mécanismes de la séparation mais réduisent leur intensité et les concentrent plus ou moins près de la paroi

Le contrôle d’écoulement permet d’éliminer le phénomène de décollement de couches limites, très néfaste pour les performances des machines interagissant avec un fluide (avions, voitures, turbomachines ...). Ces travaux s’intéressent plus particulièrement au contrôle actif d’écoulement au moyen de jets continus. Une maquette permettant de manipuler l’équilibre de la couche limite a été conçue et installée dans la soufflerie du Laboratoire de Mécanique de Lille. La première partie du travail a consisté en la caractérisation de l’écoulement autour du modèle à l’aide de visualisations par fils de laine et par enduit gras, de mesures de répartition de pression, de mesures par anémométrie à fils chauds et par PIV. Ceci a permis de définir la configuration du modèle la plus appropriée pour les études de contrôle mais aussi de connaître précisément les caractéristiques de l’écoulement sélectionné. La configuration retenue correspond à un écoulement en gradient de pression adverse suivi d’une séparation sur le volet, un peu comme sur l’extrados d’une aile d’avion. L’utilisation de sondes de frottement associées à des visualisations aux fils de laine ont permis d’étudier et d’optimiser des actionneurs passifs, puis des actionneurs à jets continus. Certaines des configurations actives optimales ont ensuite été caractérisées plus en détail par une mesure par PIV englobant toute la zone de séparation. Il apparaît que les jets continus ne suppriment pas complètement les mécanismes de la séparation mais réduisent leur intensité et les concentrent plus ou moins près de la paroi
Flow control allows to suppress boundary layers separation, which largely deteriorates the performances of machineries which interact with fluid (aircraft, cars, turbomachineries, etc.). This study concentrates more particularly on active flow control with continuous jets. A ramp model which allows to manipulate the boundary layer equilibrium was realized and set in Laboratoire de Mécanique de Lille wind tunnel. The first part of the work was to characterize the flow over the model with wool-tufts and oil-film visualisations, pressure distribution, hot-wire anemometry and PIV measurements. The aim was to define a ramp configuration for the flow control study and to know precisely the characteristics of the retained flow. The selected configuration corresponds to an adverse pressure gradient flow followed by a separation on the flap, which mimics the flow on the suction side of a wing. With friction probes coupled with wool-tufts visualisations, passive actuators and active continuous jets were studied and optimised. Finally, some of the optimum active configurations found were characterized in more details with PIV measurements over the entire separated region. It appears that continuous jets do not suppress the separation mechanisms, but only reduce their intensity and squeeze them more or less against the wall

L'enveloppe de vol des hélicoptères est limitée par le décrochage dynamique, que le contrôle d'écoulement permet de surmonter. Malgré de nombreuses études, aucun dispositif de contrôle ne s'est révélé utilisable sur un rotor. Conçu par l'ONERA, un Vortex Generator déployable (DVG) s'est révélé efficace pour limiter les effets du décrochage dynamique d'un profil OA209 en oscillation de tangage. Mais l'étude de cet actionneur est nécessaire avant son application. Le travail exposé dans le présent mémoire s'attache à reproduire par simulations numériques l'écoulement du décrochage dynamique contrôlé par DVG afin d'identifier les phénomènes physiques en jeu. Après une première partie bibliographique dédiée au contrôle de décrochage dynamique et aux Vortex Generators, une seconde partie a été consacrée à valider et étudier la simulation numérique du contrôle du décrochage statique. L'écoulement induit a pu être ainsi caractérisé par les interactions tourbillonnaires présentes du fait de l'épaisseur du DVG et qui réduisent l'efficacité du contrôle. Cette analyse a permis d'élaborer une modélisation préliminaire du DVG. Dans une troisième partie, la validation et l'étude de la simulation numérique du contrôle du décrochage dynamique a mis en évidence un effet de contrôle similaire au cas statique, et la décomposition en modes propres orthogonaux de l'écoulement contrôlé a montré une altération du mode lié au tourbillon de décrochage dynamique. Ce travail valide la simulation numérique mise en place, laisse entrevoir des perspectives d'amélioration du dispositif de contrôle et permet la simulation numérique ultérieure du contrôle de décrochage dynamique de voilure tournante
The helicopter flight envelope is limited by dynamic stall, which can be reduced by flow control actuation. Numerous studies are dedicated to the alleviation of dynamic stall, however no actuator has ever been used on real rotor configuration. A new deployable Vortex Generator-type actuator called DVG has been designed by the ONERA and proved its efficiency over pitch-oscillating dynamic stall control of an OA209 airfoil. However, the control effect must be in-depth analyzed before further application. Therefore, the present works aims at reproducing the dynamic stall control through numerical simulations,in order to investigate the physics involved. After a first part dedicated to the literature review of dynamic stall control and Vortex Generators, a second part considered the validation and investigation of the static stall control. DVG-induced secondary flow has been characterized by its vortex interactions, which reduce the control efficiency because of the DVG thickness. This analysis made a preliminary modeling of the DVG possible. In a third part, validation and investigation of the dynamic stall control have been performed, and the actuation showed strong similarities with the static case. Eventually, Proper Orthogonal Decomposition of the flow brought evidence of Dynamic Stall Vortex mode distortion thanks to DVG presence. This work validates the numerical simulation methodology, lets hope possible improvement of the actuator design and allows further numerical simulations of dynamic stall control over real helicopter blades

Le développement de Geps Techno est basé sur un concept innovant de structure flottante destinée à produire de l'énergie électrique à partir de plusieurs sources d'énergies marines renouvelables dont la source houlomotrice. Le système houlomoteur développé par Geps Techno repose sur la mise en circulation d'eau et la création d'un tourbillon en son sein. En profitant du phénomène de carène liquide, le concept est également déclinable en un système de stabilisation de navire ou de toute autre plateforme flottante. L'objectif à court terme de la société est le développement de cette technologie permettant la stabilisation et la récupération de l'énergie des vagues et pour lequel il reste des verrous technologiques à lever afin d'arriver à la viabilité et la rentabilité du système. Pour cela, Geps Techno a lancé en octobre 2015 le projet IHES (Integrated Harvesting Energy System) qui consiste à construire un démonstrateur de son concept de plateforme houlomotrice. Le projet IHES est un des projets de la feuille de route du plan "Navires écologiques" de la Nouvelle France Industrielle. Il est soutenu par Bpifrance dans le cadre du programme d'Investissements d'Avenir - Projets Industriels d'Avenir. Afin de maîtriser les objectifs de stabilisation et de récupération d'énergie, Geps Techno étudie les volets technologiques nécessaires permettant de passer de l'énergie disponible au niveau des vagues jusqu'à celle disponible au niveau de la turbine du houlomoteur. Les travaux de thèse soutenus par Fourestier en mai 2017 portaient sur un premier volet "Définition et contrôle des écoulements internes au système houlomoteur". A l'aide d'une modélisation des fluides numériques, ces derniers ont abouti à des modèles opérationnels caractérisant les écoulements internes. La présente thèse Cifre s'inscrit dans la continuité des travaux de Fourestier et traite d'un second volet "Modélisation du système couplé plateforme / houlomoteur". L'ensemble de ces travaux devra aboutir à un code de calcul opérationnel et corrélé à des résultats expérimentaux permettant d'étudier l'écoulement interne et le comportement du flotteur soumis à la houle
Geps Techno's development is based on an innovative concept of a floating structure intended to produce electrical energy from several renewable marine energy sources, including wave power. The wave power system developed by Geps Techno is based on circulating water and creating a vortex within it. By taking advantage of the liquid hull phenomenon, the concept can also be used as a stabilization system for a ship or any other floating platform. The short-term objective of the company is the development of this technology allowing the stabilization and recovery of wave energy and for which there remain technological obstacles to be removed in order to achieve the viability and profitability of the system. To do this, in October 2015 Geps Techno launched the IHES (Integrated Harvesting Energy System) project, which consists of building a demonstrator of its wave power platform concept. The IHES project is one of the projects of the roadmap of the "Ecological ships" plan of New Industrial France. It is supported by Bpifrance within the framework of the Investments for the Future - Industrial Projects for the Future program. In order to master the objectives of stabilization and energy recovery, Geps Techno is studying the technological aspects necessary to switch from the energy available at wave level to that available at the wave turbine turbine. The Ph.D. thesis work supported by Fourestier in May 2017 focused on a first part "Definition and control of internal flows in the wave power system". Using CFD modeling, the latter resulted in operational models characterizing internal flows. This Cifre Ph.D. thesis follows on from Fourestier's work and deals with a second part "Modeling of the coupled platform / wave power system". All of this work should lead to an operational computer code correlated with experimental results making it possible to study the internal flow and the behavior of the float subjected to swell