Дисертації з теми "Contrôle adptatif de l'écoulement"
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Cembalo, Agostino. "Stratégie innovante d'optimisation de la traînée aérodynamique en temps réel pour l'amélioration de l'efficacité énergétique des voitures." Electronic Thesis or Diss., Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2024. http://www.theses.fr/2024ESMA0007.
Анотація:
La réduction des émissions de CO2 et de l’empreinte environnementale représente un défi majeur pour l’industrie automobile au XXIe siècle, avec environ 72% des émissions de gaz à effet de serre dans le secteur des transports européens attribuées au transport routier. Pour répondre à cette problématique, les constructeurs automobiles mettent de plus en plus l’accent sur la réduction de l'empreinte environnementale de leurs véhicules ainsi que sur la minimisation de la consommation d'énergie. Dans cette optique, l'aérodynamique des voitures joue un rôle crucial. Cette étude explore donc les défis et opportunités associés au contrôle en temps réel du sillage des véhicules en utilisant une commande prédictive avec une estimation récursive du modèle basée sur la méthode des sous-espaces (RSPC). Nous caractérisons tout d'abord le sillage d’une voiture en pleine échelle, à la fois en soufflerie et sur route. Les résultats soulignent l'importance des phénomènes à basse fréquence et des mouvements quasi-statiques du sillage. Ensuite, nous mettons en œuvre une méthodologie de contrôle visant à réguler les positions angulaires de volets rigides situés au culot des modèles étudiés afin de maintenir un état de pression imposé au culot. Parmi les résultats significatifs, nous notons que la loi de commande parvient à atteindre les objectifs définis dans des conditions variées, y compris face à des variations d'angle de dérapage et des perturbations de l'écoulement de soubassement grâce à l'utilisation d'une grille mobile placée en amont du véhicule. Les bénéfices observés en termes de traînée aérodynamique sont remarquables et dépendent du modèle étudié, tout en maintenant une consommation énergétique relativement faible. En effet, la consommation énergétique du système varie entre 0.35% et 0.6% de la puissance aérodynamique dissipée. En conclusion, cette étude ouvre de nouvelles perspectives pour le contrôle aérodynamique des véhicules, offrant des opportunités significatives de réduction de la consommation d'énergie et, par conséquent, des émissions de gaz à effet de serre. Elle essaye ainsi de contribuer à atténuer les effets du changement climatiqueThe reduction of CO2 emissions and environmental footprint represents a major challenge for the automotive industry in the 21st century, with approximately 72% of greenhouse gas emissions in the European transportation sector attributed to road transport. To address this issue, automotive manufacturers are increasingly focusing on reducing the environmental footprint of their vehicles and minimizing energy consumption. In this context, car aerodynamics plays a crucial role. This study therefore explores the challenges and opportunities associated with real-time control of vehicle’s wakes using a Predictive Control with Recursive model estimation based on a Subspace method (RSPC). We first characterize the wake of a full-scale vehicle, both in wind tunnel and on-road. The results highlight the importance of low-frequency phenomenons and quasi-static wake movements. Subsequently, we implement a control methodology aimed at regulating the angular positions of rigid flaps located at the base of the studied models to maintain a prescribed base pressure state. Among the significant results, we note that the control law succeeds in achieving defined objectives under varied conditions, including variations in yaw angle and disturbances in the underflow through the use of a movable grid placed upstream of the vehicle. The observed benefits in terms of aerodynamic drag are remarkable and model-dependent, while maintaining relatively low energy consumption. The latter varies between 0.35% and 0.6% of the dissipated aerodynamic power. In conclusion,this study opens new perspectives for vehicle aerodynamic control, offering significant opportunities for energy consumption reduction and, consequently, greenhouse gas emissions. It thus aim to mitigating the effects of climate change
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Renac, Florent. "Contrôle expérimental de l'écoulement tourbillonnaire sur une aile delta." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00119173.
Анотація:
On présente une étude expérimentale du contrôle de l'écoulement tourbillonnaire à l'extrados d'une aile delta de 60° de flèche et possédant un bord d'attaque arrondi. Dans une première partie, on analyse les effets des paramètres géométriques sur les propriétés de l'écoulement. La mesure des vitesses moyennes permet en outre de caractériser les propriétés de stabilité linéaire des tourbillons. La seconde partie concerne l'application d'un contrôle basé sur l'injection de jets dont la fréquence et le débit massique sont modulables. Quatre fentes rectangulaires sont disposées le long du bord d'attaque et alimentées par un système rotatif sous pression. Le soufflage pulsé est inefficace à contrôler les propriétés globales de l'écoulement. En revanche, le forçage continu déplace l'éclatement vers l'amont et permet d'augmenter les maxima de l'effort normal et du moment de tangage. De plus, le soufflage dissymétrique génère un moment de roulis conséquent autour de certaines incidences particulières.
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Morgand, S. "Caractérisation et contrôle de l'écoulement autour d'un UCAV générique." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01018713.
Анотація:
Cette thèse est une contribution à l'étude de l'écoulement autour d'un drone UCAV générique. L'écoulement tourbillonnaire se développant à l'extrados d'aile volante à flèche modérée peut générer des phénomènes aérodynamiques non linéaires et ainsi dégrader fortement les qualités de vol, les performances aérodynamiques et limiter le domaine de vol. Plusieurs études expérimentales en soufflerie ont été réalisées sur une maquette de drone de flèche 53° afin de décrire les phénomènes de pitch down/up et d'instabilité latérale. Une analyse détaillée des mesures PIV a permis de mettre en évidence une topologie tourbillonnaire complexe à l'origine du comportement non linéaire du drone. L'utilisation d'un critère topologique a permis la détection de sous structures tourbillonnaires et instationnaires émanant du bord d'attaque et convectées dans la couche de mélange. La compréhension de la phénoménologie de l'écoulement tourbillonnaire a été complétée par différentes simulations numériques. Ces simulations numériques ont permis de prédire globalement le comportement de l'aéronef. La deuxième partie de cette thèse concerne le contrôle de l'écoulement aérodynamique à l'extrados du drone afin d'améliorer les performances aérodynamiques. Une stratégie de contrôle par des dispositifs passifs a été évaluée expérimentalement et numériquement. La mise en place de dispositifs de contrôle aux bords d'attaque a permis une modification significative de la topologie de l'écoulement tourbillonnaire à l'extrados du drone. Ces dispositifs ont ainsi contribué à une réduction de l'influence des phénomènes aérodynamiques non linéaires sur le comportement du drone.
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Levy, Benjamin. "Analyse et contrôle de l'écoulement de montant de baie." Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/2371/.
Анотація:
Le travail présenté dans ce mémoire s'inscrit dans la thématique de recherche aérodynamique automobile. Bien qu'à l'heure actuelle le secteur automobile se tourne principalement vers la réduction de traînée d'un véhicule, il existe d'autres secteurs de recherche en aérodynamique automobile. L'un d'eux est l'aéroacoustique, l'étude des phénomènes aérodynamiques susceptibles d'engendrer directement ou indirectement des perturbations acoustiques, c'est-à-dire du bruit. Lors de cette thèse, l'aéroacoustique de montant de baie (partie située entre le pare brise et la vitre latérale) a été étudiée de façon expérimentale : essais en soufflerie et sur piste, par mesures PIV, capteur de pression, fil chaud etc. Dans un second temps, des techniques de contrôle passif ont été étudiées en soufflerie, et enfin des prototypes ont été usinés afin d'être testés sur véhiculeThe work presented in this document is related to the research theme of car aerodynamic. Although at the present time the automobile industry is mainly looking at the drag reduction of a vehicle, there are other research areas in automotive aerodynamic. One of them is aeroacoustics, the study of the aerodynamic phenomena that can lead directly or indirectly to acoustic disturbances, ie noise. In this thesis, the aeroacoustic of the A-pillar (the part situated between the windscreen and side window) was experimentally studied in a wind tunnel and on a track, by PIV measurements, pressure sensor, hot wire, etc. In a second phase, passive control techniques have been studied in a wind tunnel, and prototypes were made to be tested on a road vehicle
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Morgand, Stéphane. "Caractérisation et contrôle de l'écoulement autour d'un UCAV générique." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066787.
Анотація:
Cette thèse est une contribution à l'étude de l'écoulement autour d'un drone UCAV générique. L'écoulement tourbillonnaire se développant à l'extrados d'aile volante à flèche modérée peut générer des phénomènes aérodynamiques non linéaires et ainsi dégrader fortement les qualités de vol, les performances aérodynamiques et limiter le domaine de vol. Plusieurs études expérimentales en soufflerie ont été réalisées sur une maquette de drone de flèche 53° afin de décrire les phénomènes de pitch down/up et d'instabilité latérale. Une analyse détaillée des mesures PIV a permis de mettre en évidence une topologie tourbillonnaire complexe à l'origine du comportement non linéaire du drone. L'utilisation d'un critère topologique a permis la détection de sous structures tourbillonnaires et instationnaires émanant du bord d'attaque et convectées dans la couche de mélange. La compréhension de la phénoménologie de l'écoulement tourbillonnaire a été complétée par différentes simulations numériques. Ces simulations numériques ont permis de prédire globalement le comportement de l'aéronef. La deuxième partie de cette thèse concerne le contrôle de l'écoulement aérodynamique à l'extrados du drone afin d'améliorer les performances aérodynamiques. Une stratégie de contrôle par des dispositifs passifs a été évaluée expérimentalement et numériquement. La mise en place de dispositifs de contrôle aux bords d'attaque a permis une modification significative de la topologie de l'écoulement tourbillonnaire à l'extrados du drone. Ces dispositifs ont ainsi contribué à une réduction de l'influence des phénomènes aérodynamiques non linéaires sur le comportement du droneThis thesis is a contribution to the understanding of the vortical flow in connection with the non-linear aerodynamic behavior of the UCAV SACCON configuration, 53° sweep angle with spanwise variation of leading-edge. Experimental wind tunnel tests were performed on a model to characterize the complex vortical flow field causes the pitch down/up and roll/yawing instabilities due to its asymmetric occurrence. Unsteady vortical substructures emanating from the leading edge and convected in the mixing layer were detected by criterion in stereoscopic PIV measurements. Comparison of these measurements with numerical investigations reveals that simulations predict the overall behavior of the aircraft. The second part of the work has been devoted to increase aerodynamic performances of the UCAV by means of some control strategies. Experimental measurements and numerical simulations confirmed that the implementation of flow control devices at leading edge changed the topology of vortical flow field and contributed to improve the behavior of the UCAV
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Illy, Hervé. "Contrôle de l'écoulement au-dessus d'une cavité en régime transsonique." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2005. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/hilly.pdf.
Анотація:
La production du son généré par l'interaction d'un écoulement avec un obstacle est une source de nuisances que beaucoup d'industriels cherchent à supprimer. En effet, même si l'énergie acoustique ne représente qu'une part très faible de l'énergie mécanique du système, son niveau peut être suffisamment élevé pour conduire à la destruction des matériels ou générer une pollution sonore préjudiciable. Parmi ces phénomènes, l'écoulement au-dessus d'une cavité se caractérise par une émission acoustique intense à des fréquences bien définies (spectre de raies) dans le domaine des basses fréquences. Leur suppression est un enjeu important qui a motivé de nombreux travaux. Or malgré son apparente simplicité, ce phénomène est encore largement mal compris et reste difficile à contrôler. Le travail effectué dans cette thèse expérimentale comporte deux aspects. Le premier est l'étude des conditions amont, avec pour but, l'amélioration de notre connaissance de l'écoulement de cavité en régime transsonique. L'épaisseur de la couche limite en amont de la cavité a été réduite au moyen d'une aspiration localisée et son effet sur la dynamique de l'écoulement a été caractérisé en termes de pression instationnaire. Les résultats obtenus sont corroborés par ceux que l'on trouve dans la littérature et montre que les effets sont négligeables. Le second est l'étude d'un dispositif simple et efficace pour supprimer les modes de cavité, déjà proposé dans la littérature. Il s'agit d'un cylindre placé transversalement à l'écoulement incident. L'objectif est de déterminer l'influence des différents paramètres qui interviennent dans cette configuration et d'identifier les mécanismes physiques mis en jeu. Des essais en soufflerie ont été effectués sur des géométries de cavité idéalisées. Des visualisations strioscopiques rapides accompagnées de mesures du champ de pression instationnaire et de mesures du champ de vitesse par vélocimétrie laser ont permis de caractériser de manière fine l'écoulement en présence du cylindre. Le but de cette dernière mesure était de venir tester le scénario selon lequel la disparition des modes de cavité serait due à une modification du champ de vitesse moyen à l'intérieur de la cavité. Des calculs de stabilité linéaire ont été effectués sans toutefois pouvoir conclure. Différents mécanismes susceptibles d'expliquer la disparition des modes de cavité sont discutés mais aucune explication définitive n'a pu être apportéeThe impingement of a flow upon a wall results in a sound that industrials want to remove because the level of acoustic energy, although it represents only a weak part of the total energy, may affect the material integrity or cause a prejudicial noise pollution. In particular, suppression of the low frequency narrow-band sound (discrete tones) of high amplitude produced by the flow over a cavity is an important challenge, as shown y the numerous studies dedicated to this subject over the last six decades. This study aims at controlling or suppressing the self-sustained oscillations responsible for the generation of acoustic waves in this flow. However, despite the apparent simplicity of the phenomena, knowledge of the physical mechanisms involved remains limites, making the control approach still difficult to carry out. As control is dependent on the knowledge of the physics of the flow, the influence of the upstream conditions in highly subsonic flows as been investigated. A local aspiration of the boundary layer is carried out by a narrow split upstream of the cavity. Unsteady pressure measurements show that, over the range of parameters under consideration, the diminution of the boundary layer thickness does not induce any significant change in the flow
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El, Hassan Mouhammad. "Analyse et contrôle de l'écoulement turbulent affleurant une cavité profonde." Valenciennes, 2008. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/2e18b443-d1f3-475e-819b-4c3a7c3dc7e3.
Анотація:
Les cavités profondes sont présentes dans plusieurs domaines industriels. Ce type de cavité est le siège de couplage aéro-acoustique qui est une source de nuisances sonores et de fatigue pour les matériaux. Cette étude expérimentale montre l'influence d'une cavité profonde sur l'écoulement turbulent affleurant. Le contrôle de l'écoulement de cavité a été réalisé à l'aide d'un cylindre placé en amont de la cavité. Des mesures par LDV, effectuées dans un canal hydraulique, mettent en évidence une augmentation du frottement pariétal en aval de la cavité. Il apparaît que le frottement pariétal est moins important pour les cavités profondes que pour les cavités peu profondes étudiées dans la littérature. Les valeurs élevées des coefficients de dissymétrie et d'aplatissement révèlent la présence d'événements intermittents de type éjections en aval de la cavité. Ce résultat a été confirmé à l'aide de la PIV. Des mesures de pression instationnaire sont réalisées sur deux configurations de cavité profonde (L/H = 0. 2 et 0. 41) dans une soufflerie subsonique de grandes dimensions. Des oscillations hydrodynamiques de la couche de cisaillement apparaissent à partir d'une vitesse minimale qui dépend de la longueur L de la cavité. On montre que le modèle de Rossiter est tout à fait adapté pour prédire les modes de ce type de cavité lorsque la vitesse de convection est mesurée et lorsque la rétroaction est supposée instantanée. Des mesures de PIV résolue dans le temps, réalisées pour L/H = 0. 2 et U₀ = 43 m/s, ont mis en évidence la formation d'une structure tourbillonnaire au niveau du bord d'attaque de la cavité, puis l'augmentation de la taille de cette structure à mesure qu'elle est advectée vers le bord aval. Un cylindre de diamètre d, placé en amont de la cavité, a permis un contrôle efficace de la résonance et une modification du comportement de la couche de cisaillement. Une réduction de 36 dB du niveau de pression est obtenue lorsque le cylindre se trouve à une distance optimale de 1. 67 d de la paroi. L'utilisation d'un cylindre profilé pour le contrôle des modes de cavité montre que l'efficacité du cylindre n'est pas due à un forçage haute fréquence, mais résulterait de l'épaississement de la couche de cisaillement, ce qui la rendrait plus stableDeep cavities are present in many industrial processes. The aero-acoustic coupling and the high increase in the skin friction coefficient downstream from the cavity results in resonance of high pressure level as well as strong vibration and structural fatigue. The present experimental investigation shows the effect of a deep cavity on a turbulent boundary layer. A control device using spanwise cylinder is conducted. LDV measurements, conducted in a water tunnel, evidenced that the skin friction coefficient increases downstream from the cavity. With same flow conditions, drag increase is lower for deep cavities than for shallow ones studied in the literature. The high values of skewness and flatness coefficients are related to intermittent ejections of flow from the downstream part of the cavity. This hypothesis was confirmed thanks to PIV measurements. Pressure measurements are conducted in two large deep cavity configurations (L/H = 0. 2 et 0. 41) in a large wind tunnel. Oscillations of discrete frequencies are produced inside the cavity when the free-stream velocity becomes higher than a minimum value which depends on the cavity length L. The hydrodynamic mode of the cavity shear layer is well predicted by the Rossiter model the convection velocity is measured and when the empirical time delay is neglected. Time-resolved PIV measurements show that for L/H = 0. 2 and U₀ = 43 m/s only one vortical structure is formed at the cavity leading edge. This vortex grows while convecting downstream along the shear layer. A cylinder placed spanwisely near the cavity leading edge removes the resonance and highly modifies the behavior of the shear layer flow. Reductions in sound pressure levels (SPL) of up to 36 dB is obtained for optimal position of 1. 67 diameter of the cylinder from the wall. Moreover, a shaped cylinder was also studied and shows that the attenuation of tones is not due to high frequency pulsing as suggested in literature, but to higher stability of the shear layer due to the change in the mean axial velocity profiles and the increase in the shear layer thickness
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Douay, Christelle. "Etude expérimentale paramétrique des propriétés et transitions de l'écoulement intra-cavitaire en cavité ouverte et contrôle de l'écoulement." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066168/document.
Анотація:
Ce travail porte sur la caractérisation de la dynamique intra-cavitaire en cavité ouverte, dont il existe peu d'études expérimentales, ainsi que sur le contrôle de cet écoulement. Nous avons réalisé une étude paramétrique des régimes primaire et secondaire de l'écoulement dans lesquels des structures de type Taylor-Görtler apparaissent. Nous avons identifié les seuils de bifurcation et montré leur nature systématiquement supercritique. Nous avons également montré que différentes familles de modes propagatifs ou stationnaires pouvaient être sélectionnées en fonction de la géométrie de la cavité. Cela a confirmé des prédictions réalisées dans des analyses de stabilité linéaire de l'écoulement de base. Nous avons montré que le régime secondaire résulte de la superposition d'ondes propagatives gauche et droite. Une tentative d'identification des coefficients des équations complexes couplées de Ginzburg-Landau décrivant cette dynamique a été conduite mais la sensibilité des coefficients à de multiples paramètres n'a pas permis d'obtenir des coefficients physiquement acceptables. Un forçage des oscillations de la couche cisaillée a été entrepris à l'aide d'un actionneur plasma froid à décharge à barrière diélectrique placé en amont de la cavité. L'analyse de la réponse de l'écoulement à un forçage périodique d'amplitude variable a permis d'identifier des plages d'accrochage en fréquence. Enfin, nous avons réalisé un contrôle en boucle fermée des oscillations de la couche cisaillée à l'aide d'une loi de contrôle à retard proposée par Pyragas dans le cadre des systèmes dynamiques chaotiquesThis work is devoted to the characterization of the dynamic inside an open cavity flow, for which few experimental studies exist. A control of the flow has been also investigated. We have performed a parametric study of the first and second regime of the flow for which Taylor-Görtler vortices type appear. Bifurcation thresholds have been identified and their systematic supercritical nature has been highlighted. We have also showed that different family of propagating or stationary modes can be selected depending on the geometry of the cavity. This has confirmed predictions obtained by linear stability analysis of the base flow in the literature. We have showed that the second regime results from the superposition of left and right propagating waves. We attended to identify coefficients of the complex coupled Ginzburg-Landau equations that describe the dynamics but the values of the coefficients are sensitive to multiple parameters. A control of oscillations of the shear layer has been achieved by the mean of a plasma actuator with dielectric barrier discharge located upstream of the cavity. Locked regimes have been identified by the analysis of the flow response to a periodic perturbation with different amplitude. Finally, we have performed a closed loop control of the oscillations of the shear layer using a delay feedback control law proposed by Pyragas in the context of chaotic dynamical systems
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Deveaux, Benjamin. "Analyse et contrôle de l'écoulement de jeu d'une aube fixe isolée." Thesis, Paris, HESAM, 2020. http://www.theses.fr/2020HESAE009.
Анотація:
L’objectif de cette ´étude est de d´écrire en détail l´écoulement de jeu afin d’en ´évaluer la sensibilité´e auxparamètres de conception ainsi que la r´réceptivité´e `a des dispositifs de contrôle par injection d’air au carter. Pourcela, on considère une géométrie simplifiée qui est constituée d’une aube fixe isolée, placée perpendiculairement `aune plaque plane représentant le carter. L’analyse de cette configuration simplifiée s’appuie sur la complémentarité´edes mesures en soufflerie et simulations numériques. La taille du jeu est le paramètre principal qui affectel’écoulement de jeu. L’épaisseur de la couche limite incidente au carter et le chargement de l’aube ont ´égalementun effet visible sur la position latérale du tourbillon de jeu. Le calcul du taux de création d’entropie local a permisd’identifier plusieurs zones de pertes dans l’écoulement. Ensuite, les pertes de pression totale ont été décomposéesen la somme d’un terme li´e au tourbillon et d’un autre li´e au déficit de vitesse longitudinale. Ce terme li´e autourbillon est responsable de l’augmentation des pertes de pression totale avec la taille du jeu. Enfin, un modèleempirique a été développé pour estimer la circulation du tourbillon de jeu ainsi que les pertes de pression totaleen fonction de la taille du jeu. Un système d’injection continue d’air dans le jeu a été évalué, les jets étant orientésperpendiculairement au carter. D’une part, cette stratégie de contrôle permet de rapprocher le tourbillon de jeude l’aube, ce qui pourrait permettre d’augmenter le domaine de fonctionnement stable d’un compresseur. D’autrepart, le champ de vorticité axiale dans le tourbillon de jeu devient plus homogène, ce qui serait intéressant pourlimiter les interactions rotor-stator. Cependant cette approche tend `a augmenter les pertes de pression totale etperd en efficacité avec un élargissement du jeuThis study aims at providing a detailed description of the tip-leakage flow, in order to analyzeits sensitivity to design parameters and to control devices based on air injection from the casing. The setup iscomposed of a single blade, set orthogonal to a flat plate that plays the role of the casing wall. The analysis isbased on experiments conducted in a low-speed wind tunnel that are complemented by CFD calculations. Thetip-leakage flow is primarily driven by the gap height. The incoming boundary layer thickness and the bladeloading also have a notable effect on the lateral position of the tip-leakage vortex. The distribution of local entropycreation rate has been used to identify areas of losses in the flow. Moreover, the total pressure losses have beendecomposed in two terms identified as a vortex loss and a wake loss. This vortex loss drives the increase of totalpressure losses with the gap height. An empirical model has been developped to predict the evolution of thetip-leakage vortex circulation and of the total pressure losses with respect to the gap height. A steady injection ofair from the casing has been evaluated, using normal jets in the gap. With this control strategy, the tip-leakagevortex tends to be closer to the blade, which could lead to an extension of the range of stable operation for axialcompressors. In addition to that, the control device smoothes out the axial vorticity field in the tip-leakage vortex,which could be interesting to reduce rotor-stator interactions. However, this control strategy leads to higher totalpressure losses and is less effective with larger gaps
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Fourrié, Grégoire. "Caractérisation pariétale instationnaire et contrôle de l'écoulement autour d'un corps épais." Valenciennes, 2011. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/386b2c0b-a910-4e2b-af9d-aaa9b93e38f6.
Анотація:
Ce travail expérimental entend contribuer à la compréhension des phénomènes physiques présents dans l’écoulement autour d’un modèle générique de véhicule, le corps de Ahmed. Cet écoulement se caractérise par le développement d’un bulbe de recirculation encadré de deux structures tourbillonnaires longitudinales au voisinage immédiat de la paroi de la lunette arrière du modèle. Dans un premier temps, cet écoulement est étudié par méthode polarographique en canal hydrodynamique, cette méthode permettant l’accès au frottement pariétal instationnaire. Par l’utilisation de diverses méthodes d’analyse, nous mettons en évidence la présence d’instationnarités marquées dans l’écoulement qui participent fortement à la complexité de la dynamique des différentes structures tourbillonnaires. Un contrôle de l’écoulement au moyen d’un déflecteur est ensuite étudié. L’augmentation du bulbe décollé sur la lunette par le dispositif de contrôle permet, sous certaines conditions, une réduction de la traînée aérodynamique du corps de l’ordre de 9%. Nous mettons l’accent sur la compréhension des mécanismes physiques mis en jeu dans cette modification des efforts aérodynamiques, notamment par la caractérisation de l’influence du contrôle sur la topologie de l’écoulement. Nous montrons notamment que l’amplification imposée au bulbe de recirculation permet l’affaiblissement, puis la destruction, des structures longitudinales. Cette étude montre ainsi qu’il est nécessaire de prendre en compte toutes les structures tourbillonnaires autour de ce type de configuration tridimensionnelle afin de mettre en œuvre des stratégies de contrôle plus efficacesTo be efficient, strategies aiming at reducing automotive vehicles aerodynamic drag have to be based on an increased knowledge of the physical phenomena present in the flow around the vehicle. This experimental work intends to contribute to the understanding of these phenomena by focusing on the flow around a generic vehicle model, the Ahmed body. This flow is characterized by the development of a recirculation bubble surrounded by two longitudinal vortex structures in the immediate neighborhood of the model rear window. At first, this flow is studied by polarographic method in a water tunnel, this method permits the unsteady wall shear stress measurement. This physical quantity is particularly sensitive to the presence of coherent structures in the near-wall region. By the use of different analysis methods, we highlight the presence of marked unsteadinesses in the flow strongly participating in the complex dynamics of the vortex structures. A flow control using a deflector is then studied. The increase in the separated bubble on the rear window by the device allows, under certain conditions, a drag reduction of about 9%. We focus on the understanding of the physical mechanisms involved in this modification of the aerodynamic stresses, in particular by characterizing the influence of the control on the flow topology. The modification of the balance existing between the separated zone on the window and the longitudinal vortex structures developing at its contact allows the decrease in their contribution to the aerodynamic drag. We show that the increase imposed in the recirculation bubbles allows the weakening, then the destruction, of the longitudinal vortices. This study shows that it is necessary to take all the vortex structures into account around this kind of three-dimensional configuration in order to design more efficient flow control strategies
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Azzam, Tarik. "Aérodynamique et contrôle de l'écoulement de jeu dans un ventilateur axial obtenu par rotomoulage." Thesis, Paris, ENSAM, 2018. http://www.theses.fr/2018ENAM0080/document.
Анотація:
Aujourd’hui, la fabrication des turbomachines est conditionnée par des normes de plus en plus restrictives. L'enjeu industriel pour les chercheurs est d'envisager des solutions optimales visant à réduire les sources de perte d'énergie, d'instabilité et du bruit, en particulier l'écoulement de jeu (débit de fuite). Des actions préliminaires ont été élaborées à Arts & Métiers ParisTech sur le rotomoulage du ventilateur axial de refroidissement d'automobile. L'idée de ce travail est d'utiliser la forme creuse induite par le rotomoulage afin de l'exploiter dans le controle de l'écoulement de jeu radial par soufflage rotatif. Pour cela, la virole comporte des trous d'injection orientés de façon à réduire simultanément le débit de fuite et le couple. Dans ce travail, trois parties ont été traité. La première concerne la réalisation du ventilateur par rotomoulage. La deuxième concerne l'étude expérimentale menée dans le banc d'essai ISO 5801. Cette étude comporte la réalisation d'un montage dédié au contrôle par soufflage rotatif, la métrologie menée pour la détermination des performances globales et la caractérisation de la vitesse axiale du sillage proche. La troisième partie traite la modélisation numérique des conditions expérimentales rentables ensuite l'extrapolation du travail vers des taux d'injection importants. Pour ce dernier, on arrive à annuler le débit de fuite avec un gain considérable du couple mettant ainsi le ventilateur en autorotationNowadays, the manufacture of turbomachinery is conditioned by more and more restrictive rules. The industrial challenge for researchers has to consider optimal solutions to reduce sources of energy loss, instability and noise, particularly the tip clearance flow (leakage flow rate). Preliminary actions have been developed at Arts & ParisTech on rotational molding process used for the automobile cooling axial fan. The idea of this work is to use the hollow shape induced by rotational molding process in order to exploit it in the control of tip clearance flow through rotary steady air injection. For this, the shroud ring is composed of injection holes oriented in such away to reduce both of leakage flow rate and the torque. In this work, the thesis focuses on three parts. The first concerns the build of the fan by rotational molding process. The second concerns the experimental study carried out in the ISO 5801 test bench. This study involves the realization of drive system dedicated to rotary steady air injection, metrology for performance determination and the characterization of the near wake axial velocity. The third part deals with the numerical modeling of efficient experimental conditions, then the extrapolation of work towards high injection rates. For this latter, it is possible to cancel leakage flow rate with a considerable gain of the torque thus putting the fan in autorotation
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Fournier, Guillaume. "Contrôle de l'écoulement décollé autour de profils épais par la Simulation des Grandes Echelles." Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066138.
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Getin, Nicolas. "Simulation numérique du contrôle actif par jets pulsés de l'écoulement turbulent autour d'un cylindre circulaire." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2000. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1875_ngetin.pdf.
Анотація:
Le contrôle aux grandes incidences est un problème important pour la manoeuvrabilité des avions. De façon plus générale, le contrôle de décollements de couches limites turbulentes est un sujet d'actualité. De nouveaux types d'actionneurs (jets synthétiques et autres jets pulsés), fonctionnant avec des débits faibles voire nuls, semblent prometteurs. Cette étude traite de calculs Navier-Stokes instationnaires 2D,éléments-finis utilisant une modélisation de la turbulence de type k-e. Des comparaisons sont effectuées avec des mesures expérimentales de pression et de vitesse (PIV) réalisées au LMFA de l'ECL. L'écoulement à contrôler est celui règnant autour d'un cylindre de section circulaire, pour un faible nombre de Mach et un nombre de Reynolds de 10 puiss. 5, la transistion étant imposée. L'actionneur est un jet synthétique débitant normalement à la paroi, dont la fréquence de pulsation vaut environ 4 fois celle de l'allée de tourbillons de Karman. Des simulations de l'écoulement sans contrôle puis de l'actionneur seul sont effectuées. Les grandes moyennes et fluctuantes obtenues dans ces simulations sont analysées. Bien que les tourbillons de Bloor- Gerrard soient absents des premières, les résultats obtenus dans ces deux cas présentent un très bon accord avec les mesures expérimentales. Ensuite l'interaction du jet pulsé avec l'écoulement turbulent autour du cylindre est simulée et analysée. L'influence des différents paramètres de l'actionneur (position angulaire,fréquence, vitesse maximum, profil temporel) est étudiée numériquement. Les tendances issues de ces simulations sont comparables à celles obtenues expérimentalement, un écart est en revanche constaté sur les niveaux de portance générés. L'importance de la phase d'aspiration est mise en évidence. Enfin, l'influence des principaux paramètres de l'écoulement incident (nombres de Mach et de Reynolds) est simulée. La portance générée grâce au jet pulsé est légèrement croissante avec le nombre de Reynolds, et décroît fortement en écoulement transsonique. Ces simulations montrent les capacités prédictives de ce type de simulations, ainsi que les améliorations à envisager.
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Becu, Mélanie. "Etude expérimentale et modélisation de l'écoulement et de la cristallisation du chocolat." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2012. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/209605.
Анотація:
Dans l'industrie alimentaire, les procédés de production sont souvent mis au point de manière empirique, selon des règles de bonnes pratiques. Ces méthodes présentent des lacunes, notamment au niveau de la régularité de la production. Pour modéliser et optimiser ces procédés, il est nécessaire de déterminer les propriétés physico-chimiques du produit. Nous cherchons à optimiser l'étape de tempérage du chocolat. À cette fin nous étudions la rhéologie et la cristallisation du chocolat.Nous réalisons des mesures de rhéologie du chocolat suivant la méthode standard. Les résultats de ces mesures nous permettent de caractériser le comportement rhéofluidifiant de notre chocolat. Pour évaluer l'effet de différents paramètres opératoires sur la rhéologie du chocolat, nous faisons des mesures à différentes températures et pour différentes quantités de beurre de cacao. Suite à une analyse statistique des résultats, nous avons déterminé les paramètres d'une loi en puissance décrivant le
comportement rhéologique du chocolat. Pour approfondir la compréhension des phénomènes régissant la rhéologie du chocolat, nous avons également évalué l'influence de chaque ingrédient du chocolat sur la rhéologie du beurre de cacao. Nous montrons qu'il existe des interactions entre les particules de sucres qui sont probablement responsables du comportement rhéofluidifiant du chocolat. Nous montrons également que la présence de l'émulsifiant est indispensable pour que le chocolat puisse s'écouler.
La cristallisation du chocolat est analysée par calorimétrie différentielle. Nous développons un modèle de cristallisation en considérant le transfert de chaleur comme phénomène limitant. Ce modèle nous permet de déterminer les différentes formes cristallines présentes dans un échantillon de chocolat. A l'aide du modèle nous obtenons également une évaluation de la vitesse de cristallisation des différentes formes cristallines considérées. C'est un paramètre essentiel pour le dimensionnement de procédé.
L'étude couplée de la rhéologie et de la cristallisation nous montre que les formes cristallines les plus stables sont générées par les contraintes de cisaillement les plus élevées.
Enfin, dans le cadre d'applications industrielles, nous avons étudié le phénomène
de blanchiment du chocolat. Nous constatons que les variations de température accélèrent le phénomène de transformations polymorphiques solide-solide. Nous avons également étudié le procédé de production de la ganache. Nous avons mis en évidence que le transfert de chaleur est le phénomène déterminant de ce procédé.
Doctorat en Sciences de l'ingénieur
info:eu-repo/semantics/nonPublished
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Tabti, Saïd. "Modélisation macroscopique de l'écoulement du trafic aérien : une approche par analyse de données multidimensionnelles." Lyon 1, 1999. http://www.theses.fr/1999LYO10055.
Анотація:
La simulation par ordinateur est tres utilisee, dans le domaine du trafic aerien. Les besoins en sont nombreux : la prevision, la regulation, le controle du trafic et l'aide a la decision. Bien que les outils connus, dans ce domaine, soient tres nombreux et tres varies, il reste que certains problemes ne sont pas encore totalement resolus. Il s'agit, notamment de tout ce qui a trait a l'amelioration de l'ecoulement des flux de trafic, que ce soit au niveau des grands aeroports, ou de l'espace en route, et ce dans un horizon de temps a court terme (i. E. Moins d'une heure). Les principales causes des difficultes rencontrees sont l'augmentation continue de la demande de trafic aerien, la limitation operationnelle de la capacite de l'espace en route et des aeroports, sans oublier bien sur les innombrables incertitudes sur la demande et la capacite. La limite de capacite est due, en partie, a la presence dans le systeme, d'operateurs humains (controleurs). Les modeles d'ecoulement du trafic aerien, connus en litterature sous le nom de modeles de simulation rapide, sont generalement bases sur des techniques de simulation a evenements discrets. Ils sont, de ce fait, microscopiques (i. E. L'entite simulee est l'avion). Comme ils sont assez precis et utilisent un jeux important de donnees, ils sont assez lourds a manipuler et ils sont longs en terme de temps de calcul. Nous proposons, dans cette recherche, une autre approche de modelisation de l'ecoulement du trafic aerien. Le modele propose utilise des concepts, plus au moins opposes a ceux des modeles actuels, c'est a dire : _ il est concu sous une approche macroscopique, mais il supporte des demandes de trafic, aussi bien exprimees sous forme de flux de trafic, ou d'avions individuels. _ il est analytique, c'est a dire il est base sur un jeux d'equations mathematiques, _ il est rapide en temps de calcul, _ il est utilisable dans une boucle de controle (en trafic aerien, on dit regulation), a court terme, des flux de trafic, notamment par le biais d'un jeux de variables de commande inherentes au modele. _ ses parametres internes de base sont estimes
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Dumont, Bruno. "Étude d'un procédé électromagnétique pour le contrôle de l'écoulement en tête de coulée continue de brames d'acier." Grenoble INPG, 2000. http://www.theses.fr/2000INPG0023.
Анотація:
La superposition d'un champ électromagnétique alternatif et d'un champ magnétique continu est un procédé original pour contrôler le ménisque en tête de coulée continue de brames d'acier et améliorer la qualité du produit fini. Deux études complémentaires, l'une expérimentale, l'autre numérique, ont été menées pour comprendre les mécanismes magnéto hydrodynamiques. Une maquette de simulation de la coulée continue a été dimensionnée, construite, puis équipée des deux procédés afin de caractériser la forme moyenne et les fluctuations de la surface du bain. Une instrumentation adaptée aux mesures de niveau dans les métaux liquides en environnement électromagnétique a été développée. Ces mesures ont montré que les perturbations de surface s'amplifient en présence du champ électromagnétique alternatif. La superposition du champ magnétique continu permet d'amortir efficacement le bruit de fond et les modes propres de la lingotière. Par contre, elle amplifie considérablement les fluctuations à basse fréquence liées à un phénomène de battement de jet. Une modélisation numérique tridimensionnelle des phénomènes couples magnéto hydrodynamiques a été entreprise afin de réaliser une étude théorique de l'application d'un champ alternatif pour des fréquences élevées. Le développement d'un module magnéto hydrostatique et module magnéto hydrodynamique permet de déterminer l'écoulement dans le bain liquide en tenant compte de la forme de la surface libre. Le modèle a été valide à partir des mesures expérimentales. Il a révélé l'importance de la forme de la surface libre dans le calcul du brassage électromagnétique ainsi que la présence d'une structure originale de l'écoulement liée à la présence d'arêtes. Dans son évolution future, ce modèle servira à orienter le dimensionnement d'un pilote industrielThe simultaneous use of an alternating electromagnetic field and a continuous magnetic field is a new device to control the meniscus in steel continuous casting and to improve the slabs quality. Two complementary studies are performed to understand magneto-hydrodynamic phenomena. An experimental model is built and equipped with the two processes to characterize the mean shape and fluctuations of the free surface of the pool. A measurement of liquid metal level in electromagnetic environment is developed. The measures show that fluctuations rise up with electromagnetic alternative field. The superimposition of continuous magnetic field effectively damps the background noise and natural modes of the casting mold, whereas it significantly amplify low frequency fluctuations linked to a jet oscillation phenomenon. A three dimensional numerical model of coupled phenomena is undertaken to make a theoretical study of the alternative electromagnetic field device. A magneto hydrostatic and a magneto hydrodynamic model are developed to determine the fluid flow taking the free surface shape into account. The model is validated with experimental measurements. It points out the importance of the free surface electromagnetic stirring computation. It also shows an unexpected fluid flow due to the presence of edges. In the near future, this numerical model will be use to guide the industrial device building
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Chovet, Camila. "Manipulation de la turbulence en utilisant le contrôle par mode glissant et le contrôle par apprentissage : de l'écoulement sur une marche descendante à une voiture réelle." Thesis, Valenciennes, 2018. http://www.theses.fr/2018VALE0016/document.
Анотація:
Ce travail vise à faire une pré-évaluation des paramètres de contrôle en vue de réduire la traînée sur véhicule réel. Deux mécanismes d’actionnement différents (Murata micro-blower et couteau d’air) ont été caractérisés et comparés en vue de déterminer leurs qualités ainsi que leurs limites. Les micro-blowers ont pour but d’exciter la couche limite en vue de perturber directement les structures tourbillonnaires formées dans la couche de cisaillement. Le couteau d’air étudié, à surface arrondie, pourrait être considéré comme un dispositif actif de réduction de la traînée à effet Coanda équivalent au dispositif passif de type boat-tail. Différentes stratégies de contrôle en boucles ouverte et fermée sont examinées, telles que le soufflage continu, le forçage périodique, le contrôle du mode glissant (SMC) et le contrôle par apprentissage (MLC). La SMC est un algorithme robuste en boucle fermée permettant de suivre, d’atteindre et de maintenir une consigne prédéfinie; cette approche présente l’intérêt d’avoir une capacité d’adaptation prenant en compte les perturbations extérieures inconnues. Le contrôle par apprentissage est un contrôle sans modèle qui permet de définir des lois de contrôle efficaces qualifiées et optimisées via une fonction coût/objectif spécifique au problème donné. Une solution hybride entre MLC et SMC peut également fournir un contrôle adaptatif exploitant les mécanismes d’actionnement non linéaires les plus adaptés au problème. L’ensemble de ces techniques de contrôle ont été testées sur diverses applications expérimentales allant d’une simple configuration académique de marche descendante jusqu’à des géométries présentant une structure d’écoulement représentatives de véhicules réels. Pour la configuration de marche descendante, l’objectif était de réduire expérimentalement la zone de recirculation via une rangée de micro-jets et de l’estimer par des capteurs de pression. Les contrôles d’écoulement ont été réalisés par forçage périodique ainsi que par MLC. On démontre dans ce cas que la MLC peut surpasser le contrôle par forçage périodique. Pour la configuration sur corps épais (corps d’Ahmed), l’objectif était de réduire et/ou de maintenir la traînée aérodynamique via un couteau d’air placé sur la partie supérieure du hayon arrière et évalué par le biais d’une balance aérodynamique. Le soufflage continu et le forçage périodique ont été utilisés dans ce cas comme stratégies de contrôle en boucle ouverte permettant ainsi de faire une comparaison avec les algorithmes SMC et MLC. La pré-évaluation des paramètres de contrôle a permis d’obtenir des informations importantes en vue d’une réduction de la traînée sur un véhicule réel. Dans ce cadre, les premiers essais de caractérisation sur véhicules réels ont été réalisés sur piste et un dispositif d’actionnement ainsi qu’un protocole expérimental sont également présentés en perspective à ce travailThe present work aims to pre-evaluate flow control parameters to reduce the drag in a real vehicle. Two different actuation mechanisms (Murata’s micro-blower, and air-knives) are characterized and compared to define their advantages and limitations. Murata micro-blowers energized the boundary layer to directly perturb the vortex structures formed in the shear layer region. The air-knife has a rounded surface, adjacent to the slit exit, that could be considered as an active boat-tail (Coanda effect) for drag reduction. Different open-loop and closed-loop control strategies are examined, such as continuous blowing, periodic forcing, sliding mode control (SMC) and machine learning control (MLC). SMC is a robust closed-loop algorithm to track, reach and maintain a predefined set-point; this approach has on-line adaptivity in changing conditions. Machine learning control is a model-free control that learns an effective control law that is judged and optimized with respect to a problem-specific cost/objective function. A hybrid between MLC and SMC may provide adaptive control exploiting the best non-linear actuation mechanisms. Finally, all these parameters are brought together and tested in real experimental applications representative of the mean wake and shear-layer structures related to control of real cars. For the backward-facing step, the goal is to experimentally reduce the recirculation zone. The flow is manipulated by a row of micro-blowers and sensed by pressure sensors. Initial measurements were carried out varying the periodic forcing. MLC is used to improve performance optimizing a control law with respect to a cost function. MLC is shown to outperform periodic forcing. For the Ahmed body, the goal is to reduce the aerodynamic drag of the square-back Ahmed body. The flow is manipulated by an air-knife placed on the top trailing edge and sensed by a force balance. Continuous blowing and periodic forcing are used as open-loop strategies. SMC and MLC algorithms are applied and compared to the open-loop cases. The pre-evaluation of the flow control parameters yielded important information to reduce the drag of a car. The first real vehicle experiments were performed on a race track. The first actuator device concept and sensor mechanism are presented
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Boucinha, Vincent. "Etude de l'écoulement induit par une décharge à barrière diélectrique surfacique : contribution au contrôle des écoulements subsoniques par actionneurs plasmas." Phd thesis, Université d'Orléans, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00501829.
Анотація:
La réduction de la résistance à l'avancement par des techniques de contrôle active sera une nécessité d'importance croissante dans les années à venir pour le secteur des transports. Cette thèse fait partie d'une nouvelle voie de recherche consistant à utiliser des décharges plasmas à pression atmosphérique pour modifier les écoulements en vue d'améliorer les performances aérodynamiques (diminution de la traînée et augmentation de la portance). L'actionneur retenu est une décharge à barrière diélectrique surfacique avec un diélectrique composé d'une combinaison de deux matériaux polymères souples. L'écoulement induit par l'actionneur plasma, appelé vent ionique, est d'abord étudié expérimentalement dans l'air au repos en fonction du régime de la décharge. Une loi empirique liant la vitesse du vent ionique à la tension et à la fréquence de l'alimentation est proposée. De cette loi se dégagent une vitesse et une longueur caractéristiques utilisées pour prédire les principales propriétés du jet de paroi induit en aval de la décharge (lois d'échelle). L'efficacité de l'actionneur est ensuite testée en soufflerie subsonique pour trois configurations aérodynamiques de complexité croissante : couche limite laminaire non décollée (plaque plane), couche limite turbulente décollée (profil épais) et couche limite décollée 3D (corps de Ahmed, lunette inclinée à 25°). Des résultats significatifs tant sur le plan de la modification de la topologie de l'écoulement que de l'amélioration des efforts aérodynamiques sont obtenus pour des nombres de Reynolds jusqu'à 1,7.106 (35 m/s).
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Margalida, Gabriel. "Analyse expérimentale et contrôle actif de l'écoulement dans un compresseur axial mono-étagée durant la transition vers le décrochage tournant." Thesis, Paris, ENSAM, 2019. http://www.theses.fr/2019ENAM0039.
Анотація:
Durant la dernière décennie, le secteur aéronautique n’a cessé de croître et le nombre de passagers transportés a considérablement augmenté. En parallèle, des politiques de plus en plus restrictives ont été mises en place afin de diminuer notre impact environnemental notamment en réduisant les émissions de CO2. Dans cette optique, les motoristes cherchent à concevoir des moteurs plus efficaces, conduisant à l’utilisation de points de fonctionnement plus proches des limites d’opération et a un chargement des étages de compression plus important. Cependant, ces zones étant sensibles au déclenchement du décrochage tournant, les constructeurs cherchent à les éviter en fixant des marges de sécurités importantes. Deux problèmes majeurs doivent donc être traités : étendre la plage de fonctionnement du compresseur en éloignant sa limite de stabilité et être en mesure de connaître avec précision la position du point de fonctionnement de ce dernier afin de diminuer la marge de sécurité.Par ailleurs, même si le phénomène de décrochage tournant est aujourd’hui globalement bien compris, des études récentes ont mis en évidence de nouveaux processus de formation. Ainsi, afin de traiter au mieux les deux principaux enjeux liés au décrochage tournant, il est nécessaire d’approfondir les connaissances relatives à la physique de la formation du phénomène. Cette thèse s’inscrit dans cette démarche, en proposant une étude de la formation du décrochage tournant d’une part, ainsi que le développement et l’étude d’un système de détection et de contrôle actif de l’écoulement par jets continus ou pulsés, dont le rôle est de prévenir l’approche des zones à risque et d’étendre la plage de fonctionnement du compresseurOver the past decades, the aviation sector has continuously grown, and the number of passengers carried has increased considerably. At the same time, increasingly restrictive policies have been put in place to reduce our environmental impact, especially by reducing CO2 emissions. In this context, engine manufacturers try to design more efficient engines, leading to the use of operating points closer to the stability limits and to higher loading of the compressor stages. However, these regions are more sensitive to the onset of rotating stall, and manufacturers seek to avoid them by using large security margins. Two major problems must therefore be addressed, extending the operating range of the compressor by moving its stability limit and being able to know precisely the position of its operating point to reduce the security margin.Moreover, even if the phenomenon of rotating stall is now globally well understood, recent studies have highlighted new onset mechanisms. Thus, in order to correctly handle the two main challenges cited before, it is necessary to improve our knowledge of the underlying mechanisms of the phenomenon inception. This PhD thesis follows this approach by proposing a study of the rotating stall onset, and then the development and analysis of a surveillance and active flow control system, using continuous or pulsed jets, which aims at warning of the approach of sensitive areas and expanding the operating range of the compressor by preventing the onset of stall
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Zhang, Xiaoyun. "Développement d'un système d'imagerie qualitatif et quantitatif microonde pour le contrôle de l'écoulement de l'eau dans une colonne de sol." Aix-Marseille 1, 2010. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/2010AIX11015.pdf.
Анотація:
Nous présentons une nouvelle méthode d’imagerie micro-ondes sondage qui vise à retrouver la variation de la teneur en eau du sol au niveau des racines des plantes. Dans cette technique, la permittivité diélectrique joue un rôle important. En effet, elle est directement liée à la teneur en eau du sol et de nombreux modèles liant la teneur en eau à la permittivité existent. D’un point de vue électromagnétique si l’on est capable de retrouver cette permittivité grâce à la résolution d’un problème inverse on sera alors à même de remonter aux cartes de teneur en eau dans le sol. La configuration bidimensionnelle d’étude que nous avons utilisée correspond à un dispositif d’imagerie microondes que nous possédons au laboratoire et qui permet de mesurer l’interaction d’une onde électromagnétique avec une colonne de sol bidimensionnelle. Ces études numériques nous ont permis de tester différentes méthodes d’imagerie qualitatives ou quantitatives. Les premières méthodes permettent d’obtenir très rapidement des informations sur le support de l’objet et nous avons pu comparer essentiellement trois méthodes : la Décomposition de l’Opérateur de Retournement Temporel, La méthode MUSIC (Multiple Signal Classification) et la LSM (Linear Sampling Method). Nous avons de plus proposé une extension de la méthode DORT pour des cibles étendues. Deux méthodes quantitatives, permettant de retrouver la valeur de la permittivité de l’objet diffractant et basées sur un algorithme de minimisation de type gradient conjugué sont aussi analysées. L’influence de l’apport d’information a-priori sur la nature du diffuseur est étudiée. Cette information est introduite en utilisant un formalisme de type fonction de niveaux où la permittivité de l’objet est représentée de manière globale. Afin de tester ces algorithmes, l'équation de Richards est résolue, les cartes de teneur en eau dans le sol sont stockées est convertie en cartes de permittivité utilisées ensuite dans l’outil de modélisation de diffraction. Des tests sur des données expérimentales acquises en laboratoire avec une colonne de sol reconstitué sont aussi éffectuésWe present a new microwave probing technique which aims to monitor the variation of the soil water content at the depth of the crop roots. The dielectric permittivity plays a key role in this technique. Indeed, it is directly related to the soil water content and numerous models are formed to reveal their relationship. Meanwhile, it determines the interactions between the medium and the electromagnetic field which are governed by the Helmholtz equation. Besides, recovering the permittivity profile of the medium from the electromagnetic field is an inverse scattering problem. Therefore, one can access the map of water content in soil by solving an inverse scattering problem. A circular scanner which is designed for studying the 2D problem is employed to send and receiver back the electromagnetic signal which interacts with a soil column placed inside its cavity. The direct propagation problem corresponding to this configuration is formulated and solved with the FEM method. It serves to calibrate the imaging system and to generate the simulated data which will be useful to test the inversion methods discussed during this PhD work. In order to reduce the ill-posedness of the inverse scattering problem, we studied both qualitative imaging methods and quantitative ones. The support information of the scatterers provided by the qualitative methods may be of interest when used as an initial guess in the quantitative methods which can retrieve the refractive index of the medium. Three qualitative methods are studied, the DORT (Decomposition of the time reversal operator) method, the MUSIC (MUltiple-Signal-classification) method and the LSM (Linear sampling method) method. We also proposed the EDORT method which can cope with extended-size targets. Two quantitative methods based on the CG (Conjugate Gradient) minimization scheme are provided. The first one does not use any a priori information. The second one use some shape a priori information which is introduced into the inversion scheme by means of a modified Heaviside function coupled with a level set formalism. In order to test the ability of these inversion methods to monitor the variation of the soil water content, we simulate the water diffusive process in a soil column by solving the Richards equation and couple these simulations with the FEM software, and then the ‘measured’ fields with respect to time are obtained. The LSM method and the two quantitative methods are tested with this synthetic data. Besides, a controlled water diffusive process which occurs in a soil column was experimentally realized. The associated electromagnetic fields were measured using the circular scanner. The imaging results of the LSM method on the experimental data are also presented
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Delafin, Pierre-Luc. "Analyse de l'écoulement transitionnel sur un hydrofoil : application aux hydroliennes à axe transverse avec contrôle actif de l'angle de calage." Thesis, Brest, 2014. http://www.theses.fr/2014BRES0020/document.
Анотація:
Cette thèse vise à étudier les effets de la transition laminaire - turbulent et du contrôle actif de l’angle de calage des pales sur les performances de l’hydrolienne à axe transverse SHIVA (Système Hydrolien Intelligent à Variation d’Angle) développée à l’institut de Recherche de l’Ecole-Navale (IRENav). L’écoulement transitionnel autour d’un hydrofoil est, d’abord étudié en comparant des résultats expérimentaux et numériques. Les résultats expérimentaux ont été obtenus dans le tunnel hydrodynamique de l’IRENav. La transition s’effectue par un mécanisme de bulbe de séparation laminaire. Les comparaisons sont fondées sur l’analyse locale des pressions, des profils de vitesse dans la zone du bulbe de séparation laminaire et sur l’analyse des portances, traînées et moments mesurés sur un profil fixe et en mouvement de tangage forcé. Des calculs RANS 2D, avec et sans modèle de transition (ɣ— Reo), RANS 3D et LES 2.5D ont été menés afin de comparer les approches et évaluer la précision des simulations. L’étude montre que le modèle de transition ɣ — Reo améliore nettement les résultats obtenus par rapport à un modèle tout turbulent (k — w SST) dans le cas d’un écoulement transitionnel. L’influence de la transition laminaire - turbulent sur les performances de la turbine SHIVA est ensuite étudiée en comparant les résultats de calculs effectués avec et sans modèle de transition. L’approche est bidimensionnelle. L’utilisation du modèle de transition est intéressante au paramètre d’avance ʎ = 2 pour lequel les pales subissent un décrochage dynamique important. Le développement du tourbillon de bord d’attaque, favorisé par le modèle de transition, permet en effet une meilleure prédiction du décrochage. Les valeurs de ʎ supérieures sont moins concluantes du fait de la prédiction d’une tramée trop faible par le modèle de transition. Enfin, l’influence du contrôle actif du calage des pales sur les performances de la turbine est étudiée au point de fonctionnement optimal de la turbine ʎ = 3. Des lois de calage avancées sont développées, permettant d’agir indépendamment sur la moitié amont ou aval de la turbine. La meilleure loi testée permet une augmentation du coefficient de puissance de 34% tout en lissant la répartition du coupleThis work studies the laminar-turbulent transition and the pitch control effects on the performances of a vertical axis tidal turbine (SHIVA) developed at the French naval academy research institute. Firstly, experimental and numerical results are compared to study the transitional flow around a hydrofoil. The experiments were carried out in the hydrodynamic tunnel of the French naval academy research institute and the laminar-turbulent transition was triggered by a laminar separation bubble mechanism. Comparisons are based on the local analysis of pressure data and velocity profiles in the vicinity of the laminar separation bubble. Lift, drag and moment coefficients measured on a fixed hydrofoil and on a hydrofoil undergoing a pitching movement are also used for comparison. 2D RANS calculations carried out with or without a transition modal (ɣ — Reo), 3D RANS calculations and 2.5D LES calculations were run so as to assess the accuracy of each type of simulation. This study shows that the ‘y Reo transition modal clearly improves the accuracy of the results compared to a fully turbulent turbulence model (k— w SST) when considering a transitional flow. The influence of the laminar-turbulent transition on the performance of the SHIVA turbine is then studied. Results of 2D calculations run with and without transition model are compared. The use of the transition modal is relevant at the tip speed ratio value ʎ = 2 for which the blades undergo dynamic stall. The transition modal leads to a better prediction of the leading edge vortex development and then allows a better prediction of the dynamic stall. The use of the transition model at higher ʎ values is less relevant since the transition modal appears to predict a drag too low. Finally, the effect of the pitch control on the SHIVA turbine performance is .studied at ʎ = 3, for which the power coefficient is the highest. Advanced pitching laws are developed to modify the blades’ angle of attack independently on the upstream and downstream halves of the turbine. The best pitching law tested in this study leads to an improvement of the power coefficient by 34% and smooths the torque distribution
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Lahaye, Arnaud. "Caractérisation de l'écoulement autour d'un corps de Ahmed à culot droit." Thesis, Orléans, 2014. http://www.theses.fr/2014ORLE2019.
Анотація:
Le contrôle actif d’écoulement est actuellement étudié dans le but d’améliorer les performances aérodynamiques des véhicules aériens ou terrestres. La diminution de la traînée permettrait de réduire la consommation de carburants fossiles et donc l’émission des gaz à effet de serre des véhicules. Les actionneurs fluidiques sont utilisés comme dispositifs de contrôle depuis une quinzaine d’année. Le contrôle par jet synthétique semble être le plus adapté à une application sur un véhicule de série dans la mesure où l’actionneur ne doit pas être alimenté en fluide. Le travail présenté dans cette thèse combine l’expérimentation physique et la simulation numérique. Elle s’intéresse tout particulièrement au contrôle de l’écoulement autour d’un corps de Ahmed à culot droit à l’aide d’un actionneur de type jet synthétique. Les essais en soufflerie ont été essentiellement utilisés pour caractériser l’écoulement autour du corps de Ahmed et dans son sillage. L’écoulement autour de cette géométrie simplifiée de véhicule terrestre a été caractérisé par des pesées aérodynamiques, des mesures de pressions pariétales, des acquisitions des fluctuations de vitesse par anémomètrie à fil chaud et des mesures de champs de vitesse par Vélocimétrie par Images de Particules. Les grandeurs moyennes et instationnaires de l’écoulement ont ainsi pu être caractérisées. Les simulations numériques à l’aide du code de calcul elsA ont ensuite été réalisées sur une configuration similaire. Les résultats des simulations de l’écoulement non contrôlé ont été confrontés aux résultats expérimentaux. Dans le but d’agir sur la traînée, le contrôle à l’aide d’un actionneur de type jet synthétique a été réalisé sur la même géométrie. Les paramètres de contrôle tels que la quantité de mouvement, la fréquence d’actionnement et l’orientation des jets synthétiques ont été testés numériquement. Le contrôle à l’aide des paramètres testés, a entrainé une augmentation de la traînée qui est due à une réduction de la longueur de la zone de recirculation associée à une diminution de la pression pariétale au niveau du culot de la maquette. Il ressort de ce travail que le contrôle par jet synthétique à basse fréquence orienté selon le sens principal de l’écoulement semble être une voie à explorerActive flow control is currently studied in order to improve aerial or ground vehicle aerodynamics. Diminishing aerodynamic drag leads to a reduction of fuel consumption and so in greenhouse gas emissions of vehicles. Fluidic actuators have been used as control devices for about fifteen years. Considering the fact that the actuator does not need external fluid supply system, synthetic jet control seems to be the most suitable solution that can fit on production vehicles. This thesis combines experimental tests and numerical simulations. It tackles with the flow control around a square back Ahmed body with synthetic jet actuator. Wind tunnel tests have essentially been used to characterize the flow around and in the wake of the Ahmed body. Flow around this simplified geometry of ground vehicle has been characterized using hot wire anemometry, flush mounted pressure taps and two components Particular Image Velocimetry. The steady and unsteady features of the wake flow have thus been characterized. Simulations of this flow have been performed with the computation code elsA. Results of the simulations of the natural flow around the square back Ahmed body have been compared to experimental results. With a view to modifying the drag, flow control thanks to a synthetic jet actuator has been tested on a square back Ahmed body. Parameters of the flow control, such as momentum coefficient, actuation frequency and orientation of the synthetic jet have been numerically investigated. Results show a decrease of the circulation length leading to a diminution of the base pressure and hence to an increase of the drag. Flow control by using a low frequency with slots oriented along the mainstream seems to be a path to explore
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Cahuzac, Adrien. "Aspects cinétiques et acoustiques en simulation numérique des grandes échelles, et application à l'étude du contrôle de l'écoulement de jeu en turbomachines." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00879051.
Анотація:
Les écoulements en turbomachines (et notamment en turboréacteurs) sont caractérisés par de larges structures tourbillonnaires et de fortes intensités turbulentes. Ainsi, l'écoulement secondaire dans la région du jeu, en tête d'aube, est l'origine de pertes d'énergie, d'instabilités et de nuisances sonores. Une simulation fine de ces écoulements peut être obtenue par l'emploi de méthodes LES (Large-Eddy Simulation), qui permettent de capturer les fluctuations turbulentes majeures. Compte tenu des phénomènes rencontrés, le modèle de sous-maille SISM (shear-improved Smagorinsky model) est retenu ici. Ce modèle est local dans son écriture, et prend en compte l'influence du cisaillement moyen. Nous proposons ici deux méthodes de filtrage (locales en espace elles aussi) pour obtenir une évaluation du champ moyen requis par le modèle. Ces méthodes sont, dans un premier temps, testées sur une configuration de canal plan. L'écoulement en régime sous-critique autour d'un barreau cylindrique (Re = 4, 7 ×104) est proposé comme cas-test académique sélectif pour ces méthodes : cet écoulement présente de larges structures tourbillonnaires ainsi qu'une turbulence intense, tout comme l'écoulement de jeu. Les simulations permettent l'obtention de résultats très proches des données expérimentales. Une étude comparée des deux algorithmes d'extraction du champ moyen montre que l'adaptativité du filtrage de Kalman offre toutefois des résultats légèrement meilleurs. Enfin, l'analyse d'un écoulement de jeu par une méthode zonale est réalisée (approche LES en tête d'aube, RANS en pied). La simulation de référence obtient des résultats remarquables dans la zone de tête d'aube, en retrouvant notamment les spectres de vitesse expérimentaux. Une seconde simulation avec l'emploi d'un dispositif de contrôle par aspiration au niveau du carter montre deux conséquences principales à ce dispositif: une réduction des niveaux de turbulence aux environs de la tête d'aube, et une modification de la trajectoire du tourbillon de jeu. Celui-ci rencontre l'aube suivante dans la configuration de référence, ce qui n'est plus le cas dans la configuration avec contrôle. Ces deux observations ont une importance certaine dans la réduction des sources acoustiques.
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Portier, Eric. "Etude de l'écoulement au travers de diffuseurs équipés de vannes de guidage ; analyse des performances et application au contrôle actif des débits pulsés." Poitiers, 2000. http://www.theses.fr/2000POIT2269.
Анотація:
Ce travail contribue a la mise en uvre d'un dispositif de controle actif de debits pulses etant a l'origine de bruits en basses frequences. L'application des equations de la mecanique des fluides aux ecoulements instationnaires en conduite mene en effet a une relation entre les fluctuations de debit et une perte de charge dont l'evolution instantanee peut conduire a l'annulation des fluctuations periodiques. L'objet de cette etude est alors de comprendre et maitriser l'organisation d'un ecoulement traversant une singularite et faire le lien avec la perte de charge. Ce travail, essentiellement experimental, est base sur la velocimetrie par imagerie de particules (piv). Nous avons alors montre la possibilite de former, dans une geometrie de type diffuseur, une zone de recirculation en moyenne et de reguler sa taille qui s'associe directement a la variation de la perte de charge. Dans ce cas, la relation entre structure d'ecoulement moyen et perte de charge est tres nette, mais dans le cas de phenomenes instationnaires et tridimensionnels, cette relation ne peut pas etre etablie. En revanche, lorsque la vanne est de dimension trop reduite et aussi lorsque celle-ci presente des angles trop abrupts, il apparait un phenomene de sillage qui rend alors la maitrise de l'ecoulement impossible. En ce qui concerne le controle actif de debit, nous avons etabli un modele ou l'actionneur est represente par sa loi statique de perte de charge. Celui-ci permet de juger des performances des actionneurs en evaluant en l'occurrence la puissance consommee, l'effet de la distorsion et la charge introduite. Son application au dispositif developpe dans ce memoire montre que des ameliorations sont apportees en termes de consommation d'energie et de charge introduite par rapport a la vanne papillon de reference. Parallelement, des travaux de simulation numerique 2d ont permis de valider un code k dans nos configurations presentant des gradients de pression adverses importants.
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Boisaubert, Nathalie. "Contrôle par élément séparateur du développement du sillage à l'aval d'un corps non profilé ; application à l'écoulement naissant à l'aval d'un cylindre semi-circulaire." Poitiers, 1998. http://www.theses.fr/1998POIT2302.
Анотація:
Ce travail experimental s'inscrit dans le theme general du controle d'ecoulement et plus particulierement dans le cadre specifique du controle de sillages. Nous avons mis en evidence au moyen de deux techniques de visualisation complementaires (traceurs solides et traceur electrochimique), les modifications topologiques et cinematiques apportees par un element separateur (plaque separatrice) sur l'etablissement du proche sillage d'un cylindre semi-circulaire (diametre d) impulsivement mis en mouvement. La combinaison cylindre semi-circulaire/plaque separatrice d'allongement de 5. 21, maintenue entre deux plaques d'extremites (confinement de 0. 14), est etudiee dans une gamme de nombre de reynolds comprise entre 100 et 600. Trois longueurs d'element separateur 0. 5d, 1d et 1. 5d ont ete etudiees pour trois positions de la plaque 0d, 0. 5d et 1d par rapport a la face plane de l'obstacle. Les influences respectives de la longueur et de la position de la plaque separatrice sur la topologie de l'ecoulement et l'amorcage de l'echappement tourbillonnaire ont ete mises en evidence en comparant les evolutions temporelles des proches sillages obtenues, suivant les plans medians de section droite et d'envergure du profil, a celles du cylindre semi-circulaire. L'analyse de ces nombreux resultats a conduit a la mise en place d'un dispositif de controle actif du positionnement de l'element separateur (plaque de longueur 1d) afin de limiter l'interaction des noyaux tourbillonnaires de la zone de recirculation, maintenir la symetrie des coeurs tourbillonnaires et, inhiber le lachage alterne de benard-von karman durant la periode de visualisation.
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Rouizi, Yassine. "Réduction de modèle par identification en convection forcée pour des systèmes soumis à des conditions aux limites thermiques instationnaires : application à l'écoulement le long d'une marche avec contrôle thermique par retour d'état." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aéronautique, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00516968.
Анотація:
Les travaux numériques décrits dans ce mémoire portent sur la réduction de modèle dans le domaine de la thermique et de la mécanique des fluides. Ces modèles réduits étant rapides en temps d'exécution, ils permettent la mise en place d'algorithmes de contrôle optimal. La construction des modèles réduits est réalisée à partir de la Méthode d'Identification Modale (MIM) développée au laboratoire depuis de nombreuses années. Cette méthode s'appuie sur la représentation d'état sous forme modale : le modèle réduit est identifié à travers la minimisation d'une fonctionnelle comprenant les paramètres du modèle et basée sur l'écart entre les réponses du modèle détaillé et celles du modèle réduit. Une application est proposée sur un écoulement le long d'une marche descendante, avec un flux de chauffage intervenant en amont de la marche. On montre comment on peut réduire de façon importante les temps de simulation, tout en gardant une très bonne précision. Sur cette application, nous proposons également une approche combinant la théorie de la commande optimale avec les modèles réduits obtenus par la MIM. Cette approche est utilisée pour trouver une loi de commande en flux permettant de maintenir un profil de température proche d'une consigne dans l'écoulement en aval de la marche.
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Gérard, Anthony. "Bruit de raie des ventilateurs axiaux : Estimation des sources aéroacoustiques par modèles inverse et Méthodes de contrôle." Phd thesis, Université de Poitiers, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00162200.
Анотація:
Malgré les progrès accomplis dans la réduction du bruit des ventilateurs axiaux subsoniques, le bruit de raie basse fréquence, composante gênante du bruit, demeure difficile à contrôler. Aux basses fréquences, l'ajout de matériaux absorbants est inefficace et les silencieux encombrants et coûteux. Il faut alors faire appel à des "mesures curatives", comme le contrôle actif acoustique ou le contrôle actif à la source. Les contributions de ces travaux de doctorat sont : 1) l'estimation des sources aéroacoustiques du bruit de raie par modèle inverse, 2) une méthode de contrôle actif nécessitant un seul haut-parleur et 3) une méthode de contrôle passif adaptatif basée sur l'ajout d'obstructions dans l'écoulement. Les développements théoriques menés dans cette thèse sont valides pour les ventilateurs axiaux subsoniques et les expériences ont été réalisées sur un ventilateur de radiateur d'automobile.