Analyse par PIV de l'interaction d'une paire de jets synthétiques avec le sillage d'un corps profilé en vue de réduire la traînée

Les écoulements autour des obstacles sont d’une importance fondamentale dans la compréhension de la formation des sillages et les instabilités de type Benard-Karman essentiellement. Depuis quelques dizaines d’années, le contrôle de ce phénomène est un objectif primordial pour l'industrie aéronautique. Diverses approches ont été utilisées pour contrôler ou réduire l’émission de ces tourbillons de Bénard-Karman : l’introduction d’un deuxième obstacle dans le sillage, la modification de la pression en amont du cylindre par un système d’aspiration, la vibration libre longitudinale ou transversale du cylindre, etc. Dans ce travail, on décrit un procédé de contrôle qui consiste à utiliser des actionneurs de type jet synthétique pour contrôler ce phénomène de lâcher tourbillonnaire qui affecte fortement la traînée de pression et les oscillations périodiques des forces aérodynamiques. Des mesures de vitesse par vélocimétrie par images de particules (PIV) ont été réalisées dans une soufflerie à faible turbulence pour caractériser les interactions entre le sillage d'un corps profilé allongé et l’écoulement périodique émanant de la paire de jets synthétiques placées symétriquement à la base du modèle à une distance de ±0,25 h au niveau du bord de fuite. Le nombre de Reynolds, Re, basé épaisseur h de la plaque plane est d'environ 7200. Chacun des jets synthétiques assure une injection de quantité de mouvement Cμ = 24%. Les actionneurs sont excités à une fréquence d’environ 75% la fréquence naturelle de l’allée tourbillonnaire mesurée dans le sillage naturel. Le déphasage entre les signaux d’excitation des actionneurs a été également varié. Les dynamiques des sillages naturel et contrôlé sont analysées à travers les champs moyens de la vitesse, les contraintes de Reynolds et l’identification des structures cohérentes. On a constaté que le mécanisme du contrôle dépend de la phase entre les excitations des actionneurs. Dans le cas d’excitations en phase, une parfaite synchronisation des couches de cisaillement supérieure et inférieure est observée ce qui conduit à une réduction des deux composantes de la trainée (moyenne et turbulente). Les excitations en opposition de phase sont jugées plus efficaces avec une importante réduction de la composante moyenne de la traînée

Caractérisation d'un jet synthétique en vue de son utilisation pour le contrôle

Dans le présent travail, on a mis au point un actionneur modulable fonctionnant à l'aide d'un haut-parleur. Trois inclinaisons de la fente ont été choisies (30°, 45° et 90°). Pour chacune, plusieurs fréquences et amplitudes de la vitesse à la sortie ont été étudiées. On a fait un balayage à 2 mm de la fente. Pour chaque cas, on a obtenu les caractéristiques de l'écoulement moyen et fluctuant complété par une analyse spectrale à l'aide de l'anémométrie à fil chaud. Un effet de ralentissement a été observé pour une inclinaison de 30° par rapport à l'horizontal. Des variations importantes ont été notées quand on fait varier la fréquence. La fréquence d'excitation pilote la dynamique du jet et va sûrement avoir un effet moteur en présence de l'écoulement. L'augmentation de l'amplitude permet aux tourbillons générés de s'éloigner de la fente et d'influencer l'écoulement extérieur loin de la fente. Des mesures par Vélocimétrie par Images de Particules (PIV) viennent confirmer ces constations

Characterization of Focused Ultrasound induced Acoustic Streaming

This study is interested in one of the hydrodynamic mechanisms induced by High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) propagation in a liquid medium, the acoustic streaming phenomenon. The latter is a flow generation caused by acoustic energy viscous dissipation during acoustic wave propagation in a fluid medium. Particle Image Velocimetry (PIV) technique was used to determine velocity fields in an infinite aquatic medium subjected to a focused ultrasonic field. These tests were carried out with a parametric variation, namely, of the applied acoustic pressure at the focus (ranging from 2 to 18.4 bars) and of the transducer frequency (550 kHz and 1 MHz). The experimental results allowed to characterize the mean streaming flow and in particular to evaluate the maximum axial velocity magnitude reached in the focal zone and conclude how the velocity increases with ultrasound wave amplitude and frequency

Quantification par mesures optiques des fragments libérés lors de la thrombolyse ultrasonore

Une étude expérimentale in-vivo a été menée afin de caractériser l'effet d'ondes acoustiques focalisées de forte intensité sur une cible du sang humain coagulée en présence d'un écoulement. L'emploi d'une technique optique par ombroscopie et le traitement d'images enregistrées ont permis l'analyse des fragments libérés lors de la thrombolyse ultrasonore. Ces données ont été traitées pour déterminer la distribution de taille des résidus et leur comportement dynamique dans l'écoulement. Les résultats mettent en évidence l'activité de mélange généré par la cavitation ultrasonore

Etude de la dynamique d'un nuage de bulles généré par ultrasons focalisés de forte intensité

Nous présentons une étude expérimentale sur la dynamique des nuages de bulles générés par ultrasons focalisés de forte intensité. En utilisant des mesures optiques en ombroscopie, on a pu suivre le développement de nuages de cavitation. Les images numériques sont numérisées et analysées. Les résultats mettent en évidence des variations du comportement du nuage de bulles en fonction des paramètres ultrasonores d'excitation. Ces variations apparaissent corrélées à l'efficacité destructrice de la cavitation ultrasonore dans les applications thérapeutiques

Minimization of time-averaged and unsteady aerodynamic forces on a thick flat plate using synthetic jets

International audienceno abstrac