50 research outputs found

    Fluid Forces on a Circular Cylinder Moving Transversely in Cylindrical Confinement: Extension of the Fritz Model to Larger Amplitude Motions

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    International audienceThis paper is related to the fluid forces prediction on a rapidly moving circular cylinder in cylindrical confinement. The Fritz model, which mainly assumes infinitesimal motions of the inner cylinder in an inviscid fluid, is one of the simplest model available in the scientific literature and is often used by design engineers in the nuclear industry. In this paper, simple non-linear expressions of fluid forces are derived for the case of finite amplitude motions of the inner cylinder. Assuming a potential flow, advection term and geometrical deformations can be taken into account. The problem, formulated as a boundary-perturbation problem, is solved thanks to a regular expansion. The range of validity of the approximate analytical solution thus obtained is theoretically discussed. The results are also confronted to numerical simulations, which allows to emphasize some limits and advantages of the analytical approach

    ContrĂŽle optimal de la qualitĂ© de l’air dans une cavitĂ© bidimensionnelle par rĂ©duction de modĂšle

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    L’objectif Ă  terme de la prĂ©sente Ă©tude est d’agir sur l’écoulement pour contrĂŽler la dispersion du polluant dans une piĂšce. L’utilisation des mĂ©thodes de rĂ©duction de modĂšle offre Ă  cet Ă©gard des perspectives intĂ©ressantes. Le contrĂŽle de la dynamique de l'Ă©coulement est rĂ©alisĂ© ici en jouant sur l’intensitĂ© du fluide injectĂ© par les diffĂ©rentes entrĂ©es d’une cavitĂ© bidimensionnelle

    Un modĂšle Ă©lasto-dynamique pour l’étude de la dynamique de coques immergĂ©es assujetties Ă  une onde de choc de faible intensitĂ©

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    La dynamique transitoire de coques circulaires vides ou contenant un fluide, immergĂ©es dans un milieu fluide infini et assujetties Ă  une onde de choc externe, est considĂ©rĂ©e ici. Un modĂšle Ă©lasto-dynamique est dĂ©veloppĂ©. L’approche est semi-analytique, et basĂ©e sur la transformation de Laplace en temps et des sĂ©ries de Fourier associĂ©es Ă  la mĂ©thode de sĂ©paration des variables en espace

    Application of a two-step fluid-structure approach for the analysis of large deformations and linear vibrations of propeller blades with embedded viscoelastic material

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    In this paper, a simplified numerical approach is applied to the analysis of the linear vibrations of aluminum or composite marine propeller blades with embedded viscoelastic films, around a predeformed nonlinear state. This approach allows to evaluate in a sequential way the nonlinear deformation, induced by the generation of lift (propulsion phenomenon), and the acoustic power emitted (vibroacoustic phenomenon) of a non-cavitating flexible marine propeller blade. For a given incident flow, the deformation of an aluminum blade is much smaller than that of a composite blade. The composite blade’s deformation has a significant positive impact on lift generation whereas the deformation of the aluminum blade tends to reduce traction. The dynamic characteristics of the aluminum blade at rest and under the fluid induced static load are similar, while those of the composite blade are very different in these two cases. The simplified two-step approach proposed in this study is therefore useful to accurately assess the emitted sound power by the vibrating blades

    Investigation of Numerical Hydrodynamic Performance of Deformable Hydrofoil (Applied on Blade Propeller)

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    The hydrofoil is a hydro-lifting surface that significantly contributes to marine transportation such as a boat, ship, and submarine for its movement and maneuverability. The existing hydrofoils are in fixed-shaped National Advisory Committee for Aeronautics (NACA) profiles, depending merely on the variation of Angle of Attack (AOA) such as rudder, hydroplane, and propeller blade. This research is concerned with the deformable hydrofoil that aims at modifying its NACA profile rather than its AOA. However, there is still a lack of knowledge about designing an appropriate deformable hydrofoil. Therefore, a numerical investigation of hydrodynamic characteristics for selected hydrofoils was conducted. After undergoing the 2D numerical analysis (potential flow method) at specific conditions, several NACA profiles were chosen based on the performance of NACA profiles. NACA 0017 was selected as the initial shape for this research before it deformed to the optimized NACA profiles, NACA 6417, 8417, and 9517. The 3D CFD simulations using the finite volume method to obtain hydrodynamic characteristics at 0 deg AOA with a constant flow rate. The mesh sensitivity and convergence study are carried out to get consistent, validated, and reliable results. The final CFD modeled for propeller VP 1304 for open water test numerically. The results found that the performance of symmetry hydrofoil NACA 0017 at maximum AOA is not the highest compared to the other deformed NACA profiles at 0 deg AOA. The numerical open water test showed that the error obtained on K.T., K.Q., and efficiency is less than 8% compared to the experimental results. It shows that the results were in good agreement, and the numerical CFD setting can be used for different deformed profiles in the future

    Filtre SIW d'ordre 6 en bande C avec un couplage croisé. Analyse expérimentale du comportement thermique.

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    National audienceCet article présente un filtre SIW (Substrate Integrated Waveguide) d'ordre 6 en bande C réalisé sur un substrat d'alumine de permittivité 9.9. Un couplage croisé entre résonateurs non-adjacents est introduit afin d'améliorer les réjections; une contrainte indispensable pour les applications spatiales. La compatibilité avec les circuits planaires est assurée par l'intermédiaire d'une transition microruban spécifique. Des tests en température ont été réalisés afin d'évaluer le comportement du filtre dans un environnement spatial. Les résultats expérimentaux sont en accord avec les simulations

    Assistive Robotic arm control using point of gaze Estimation

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    RÉSUMÉ: Les avancĂ©es rĂ©centes de la robotique permettent aux personnes atteintes de troubles musculosquelettiques de s'Ă©quiper d'un bras robotique d'assistance pouvant ĂȘtre placĂ© sur leur fauteuil motorisĂ©. Il a Ă©tĂ© dĂ©montrĂ© que ces bras robotiques amĂ©liorent l'autonomie et l'habiletĂ© de ces personnes, notamment pour accomplir les tĂąches importantes du quotidien, telles que se nourrir seul. Cependant, certains problĂšmes perdurent, en particulier le fait que le temps pour accomplir les manoeuvres Ă  l'aide d'un bras robotique reste encore Ă©levĂ©, en particulier pour les personnes atteintes de troubles musculo-squelettiques. Une des manoeuvres les plus longues est l'approche et la saisie d'un objet, car elle demande de contrĂŽler 6 degrĂ©s de libertĂ© Ă  l'aide d'une manette commandant seulement 3 axes Ă  la fois. Aussi, le contrĂŽle Ă  l'aide de manettes demande un haut niveau de dextĂ©ritĂ©, souvent difficile Ă  atteindre par les utilisateurs ciblĂ©s. Pour rĂ©soudre ces problĂ©matiques, l'objectif de ce projet est de dĂ©velopper une solution de contrĂŽle du bras robotique d'assistance Ă  l'aide d'un systĂšme de suivi du regard de l'utilisateur. Pour ce faire, il est nĂ©cessaire de suivre les yeux de l'utilisateur et d'en dĂ©duire la direction du regard, de reconstruire la scĂšne en face de l'utilisateur par stĂ©rĂ©ovision, d'y faire la correspondance entre la direction du regard et les objets prĂ©sents dans la scĂšne pour finalement planifier la trajectoire du bras robotique pour atteindre l'objet et le prendre. La solution finale dĂ©taillĂ©e dans cette thĂšse permet donc de faire l'approche et la prise d'objet automatique en estimant la direction du regard de l'utilisateur et en dĂ©tectant les objets en face de ce dernier. Ce systĂšme n'est aucunement intrusif car il ne nĂ©cessite pas que le bĂ©nĂ©ficiaire porte un objet comme des lunettes. Il fonctionne en prĂ©sence d'illumination du soleil, ce qui n'est pas le cas d'autres types de systĂšme. Il permet aussi de prendre des objets sans contrainte sur leur type et ne nĂ©cessite aucune calibration par utilisateur. Utilisant un modĂšle original d'estimation de la direction du regard et mettant en place un systĂšme de dĂ©tection et sĂ©lection d'objets basĂ© sur la dĂ©tection de surface plane telle une table et de l'allure de l'objet par apprentissage profond en parallĂšle, le systĂšme permet de planifier une trajectoire automatiquement en Ă©vitant les collisions avec la scĂšne. À la suite d'essais exĂ©cutĂ©s dans le contexte de cette thĂšse, il est possible de constater une rĂ©duction du temps pour accomplir une tĂąche de prĂ©hension d'un objet d'environ 72.0% pour un taux de succĂšs de 90% , tout en obtenant un score de satisfaction Ă©levĂ© d'en moyenne 4.6 sur 5 selon un questionnaire complĂ©tĂ© par les participants. ABSTRACT: In recent years, advances in robotics allow people suffering from upper limb disabilities to equip their motorized wheelchair with an assistive robotic arm. These are generally controlled through a specialized joystick device using filters and calibrated specifically to the user's force and disability. These robotic arms have been proven to improve the autonomy of their users, especially to accomplish tasks of daily living such as eating. However, some issues still persist, such as that manipulating the robotic arm is still time intensive for the users, especially in the case of approaching and grasping an object, since it requires moving the robotic arm in 6 degrees of freedom using a joystick that typically provides only 3 axes of motion. Also, joystick controls are complicated and require a high degree of dexterity, which is often lacking in potential users. Furthermore, the learning curve for using this technology is steep and the adaptation time is often too long, which leads to low adoption rates for potential users. To mitigate these issues, this PhD project aims to develop a control system for assistive robotic arms using user point of gaze estimation and gazed-at object detection using computer vision. This implies that the developed system must estimate the gaze direction and origin of the user, reconstruct the scene in 3D in front of the user, detect objects in the scene and match the user's gaze to the best fitting object. The developed system must also be able to generate a valid and collision-free path to the object, leading to a grasping motion, thus being able to automatically approach and grasp an object that is gazed-at by the user. The system described in this thesis is non-intrusive since it does not require the user to wear any devices, instead relying on mounting points on the user's motorized wheelchair. It is also less sensitive to lighting conditions, working with direct sunlight which is not the case for most of the available gaze control systems in the literature. Furthermore, it allows the grasping of objects independent of their type, as long as it is found to fit inside the robot's gripper. The developed system uses a novel gaze estimation deep learning model and an object detection subsystem that uses both the detection of a flat surface such as a table and a deep learning segmentation model based on object classes in parallel, allowing for robust object detection. From the data collected through device trials performed in the context of this PhD thesis, the system has demonstrated a 72.0% reduction in the time to grasp varied objects over to the same tasks performed with a joystick, while keeping a high success rate of 90% and a high satisfaction score of 4.6 out of 5

    Une méthode semi-analytique pour l'analyse de l'interaction entre une onde de choc et une coque élastique immergée. Application au pré-dimensionnement de coques de sous-marins

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    Le dimensionnement des structures immergĂ©es vis-Ă -vis des effets d'une explosion sous-marine constitue une exigence forte pour un constructeur de navires militaires. La prĂ©sente Ă©tude s'intĂ©resse Ă  la description de l'interaction entre une coque Ă©lastique immergĂ©e et une onde acoustique se propageant dans le fluide. En utilisant un modĂšle linĂ©aire pour le fluide et la structure, il est possible de proposer une description du problĂšme couplĂ© dont la rĂ©solution peut ĂȘtre conduite avec une mĂ©thode semi-analytique. Les inconnues du problĂšme (pour le fluide : champ de pression incident, champ de pression rĂ©flĂ©chi, champ de pression rayonnĂ© ; pour la structure : champ de dĂ©placement radial et ortho radial) sont Ă©crites sous la forme d'un dĂ©veloppement en sĂ©rie de Fourier de la variable angulaire. L'Ă©volution des diffĂ©rents champs est dĂ©crite dans le domaine de Laplace par transformation des Ă©quations temporelles du problĂšme couplĂ©. Une application est proposĂ©e ici au cas de deux coques couplĂ©es par un fluide. La mĂ©thode de calcul ainsi proposĂ©e est implantĂ©e dans un code de calcul MATLAB qui peut ainsi ĂȘtre utilisĂ© en bureau d'Ă©tudes pour le prĂ©-dimensionnement de coques de sous-marins
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