Analyse de l'influence du contrôle des tourbillons longitudinaux de montants de baie sur les champs de pression pariétale en aérodynamique automobile

L'influence du contrôle des structures tourbillonnaires longitudinales qui prennent naissance au niveau des montants de baie d'une géométrie simplifie de véhicule automobile est analysée à partir d'une approche numérique tridimensionnelle instationnaire. Le contrôle s'effectue à l'aide de techniques de soufflage et d'aspiration au niveau de l'arête latérale du pare-brise et l'analyse est réalisée à partir des champs de pression pariétale relevés au voisinage de la structure tourbillonnaire longitudinale de montant de baie. Les résultats montrent que le soufflage provoque l'éclatement tourbillonnaire et augmente de manière significative les fluctuations de pression statique au niveau de la partie latérale de la géométrie. Le contrôle par aspiration permet de supprimer la structure tourbillonnaire par recollement et diminue l'intensité des variations de pression. Le travail présenté ici permet enfin d'identifier des préconisations pour réduire la traînée et le bruit d'origine aérodynamique associés aux tourbillons longitudinaux de montants de baie

Caractérisation et contrôle des structures tourbillonnaires longitudinales en aérodynamique automobile

Le travail présenté dans ce mémoire est consacré à l analyse et au contrôle des structures tourbillonnaires longitudinales qui prennent naissance au voisinage des arêtes latérales de la lunette arrière et des montants de baie d un véhicule automobile. Des approches numériques et expérimentales sont développées pour mettre au point et valider des techniques de contrôle actif capables d agir sur le développement de ces structures tourbillonnaires et réduire la traînée aérodynamique. Les résultats de contrôle d un jet tournant montrent qu une solution d aspiration continue au niveau de l axe tourbillonnaire favorise la déstructuration du cœur tourbillonnaire. Une étude théorique de stabilité linéaire permet de plus d associer la déstructuration du jet tournant à l amplification de modes azimutaux instables. Le contrôle d une structure tourbillonnaire longitudinale de lunette arrière est ensuite réalisé par soufflage continu à partir d une géométrie simplifiée de type culot incliné. Le soufflage, localisé au niveau de l arête latérale de la lunette arrière, provoque l éclatement tourbillonnaire et des réductions de traînée voisines de 6% sont relevées. Le contrôle d une structure tourbillonnaire longitudinale de montant de baie s effectue enfin par aspiration au niveau de l arête latérale du pare-brise. L'aspiration permet de supprimer la nappe décollée associée au tourbillon longitudinal et la traînée aérodynamique diminue de 14%.PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

SIMULATION DES GRANDES ECHELLES DE L'ECOULEMENT INSTATIONNAIRE TURBULENT DANS UNE TUYERE 3D TRANSSONIQUE

PARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocCentre Technique Livre Ens. Sup. (774682301) / SudocSudocFranceF

Influence de l'introduction d'une plaque séparatrice dans le sillage proche d'un bord de fuite divergent

PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

SIMULATION DES GRANDES ECHELLES DU DEVELOPPEMENT SPATIAL D'UNE COUCHE DE MELANGE TURBULENTE COMPRESSIBLE

DANS CETTE ETUDE, L'ECOULEMENT DE LA COUCHE DE MELANGE TURBULENTE ET COMPRESSIBLE EST SIMULE NUMERIQUEMENT. LA METHODE DE LA SIMULATION DES GRANDES ECHELLES EST CHOISIE DE FACON A UTILISER UN NOMBRE DE REYNOLDS PROCHE DES VALEURS EXPERIMENTALES. L'ORIGINALITE DE L'ETUDE RESIDE DANS LE FAIT QUE C'EST LE DEVELOPPEMENT SPATIAL ET NON TEMPOREL QUI EST ETUDIE, CE QUI PERMET DE COMPARER QUANTITATIVEMENT LES RESULTATS OBTENUS AVEC LES DONNEES EXPERIMENTALES DISPONIBLES DANS LA LITTERATURE. A L'ENTREE DU DOMAINE DE CALCUL ON UTILISE UN PROFIL MOYEN DE COUCHE LIMITE, AUQUEL ON SUPERPOSE UN BRUIT BLANC. DANS UN PREMIER TEMPS, DES SIMULATIONS TRIDIMENSIONNELLES A UN NOMBRE DE MACH CONVECTIF DE 0,64 SONT EFFECTUEES AVEC TROIS AMPLITUDES DE BRUITS BLANCS DIFFERENTES, ET AVEC DEUX SCHEMAS NUMERIQUES DIFFERENTS. L'EVOLUTION LONGITUDINALE DE L'EPAISSEUR DE VORTICITE DE LA COUCHE EST INFLUENCEE A LA FOIS PAR L'AMPLITUDE DU BRUIT BLANC ET PAR LE SCHEMA NUMERIQUE. LES RESULTATS QUI DONNENT LE MEILLEUR ACCORD AVEC L'EXPERIENCE SONT DONNES PAR L'AMPLITUDE LA PLUS ELEVEE SUR LA COMPOSANTE LONGITUDINALE DE LA VITESSE ET PAR LE SCHEMA WENO. DANS CE CAS ON OBTIENT UN COMPORTEMENT AUTO-SIMILAIRE POUR LES INTENSITES TURBULENTES, ET LES COEFFICIENTS DE DISSYMETRIE SONT BIEN PREDITS. CEPENDANT L'INTENSITE TURBULENTE LONGITUDINALE EST SURPREDITE AU CENTRE DE LA COUCHE. DANS UN DEUXIEME TEMPS, UNE SIMULATION A UN NOMBRE DE MACH CONVECTIF DE 1,0 EST EFFECTUEE, AFIN D'ETUDIER LES EFFETS DE LA COMPRESSIBILITE. ON OBSERVE UNE REDUCTION DU TAUX DE CROISSANCE ET DES INTENSITES TURBULENTES, CE QUI EST EN ACCORD AVEC LES EXPERIENCES. LES EFFETS DE LA COMPRESSIBILITE SUR LE BILAN DE L'ENERGIE CINETIQUE TURBULENTE SONT AUSSI ETUDIES.PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocCentre Technique Livre Ens. Sup. (774682301) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Contrôle de l'écoulement décollé autour de profils épais par la Simulation des Grandes Echelles

PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Simulation de l'interaction entre chocs et couche cisaillée en écoulements confinés par des méthodes de multirésolution adaptatives

Cette étude porte sur l'application des méthodes de multirésolution adaptative à la simulation des écoulements compressibles instationnaires en géométrie cartésiennes. Le but de ce travail est d'appliquer une méthode de raffinement de maillage adaptatif, par décomposition sur des bases d'ondelettes, à la capture d'interactions ondes de choc/couches cisaillées qui sont des problèmes aérodynamiques génériques. Ce travail s'est attaché à évaluer cette technique de raffinement adaptatif sur des cas-tests simples, bien documentés, mais néanmoins représentatifs de configurations aérodynamiques. Les simulations sont basées sur l'intégration des équations de Navier-Stokes compressibles. Leur discrétisation est obtenue par une méthode explicite en Volumes Finis, utilisant un schéma couplé espace-temps de haute résolution couplé à un système de capture de choc sous des contraintes de préservation de la monotonie. La solution, à travers une projection sur des bases d'ondelettes, est discrétisée sur plusieurs niveaux de grilles. Cette décomposition multirésolution résulte d'une hiérarchie de maillages dyadiques où les différents niveaux d'approximation se trouvent emboîtés. La solution est donc calculée et représentée à l'aide d'une structure dynamique en arbre et évolue sur un maillage hybride. Les performances informatiques du calcul sont ainsi améliorées par rapport à une approche classique où la solution évolue sur un maillage uniformément fin. La procédure de raffinement est basée sur une estimation a priori de l'erreur. Pour valider cette approche, on a choisi des cas-tests 1D, non visqueux. Quant aux cas visqueux, ils ont été testés en écoulements 2D. Les flux numériques ont été évalués avec, à la fois la multirésolution et l'approche classique, et ce, avec plusieurs schémas. La rentabilité de la méthode a été prouvée dans tous les cas. L'approximation de l'erreur a été estimée. L'analyse de l'erreur de perturbation corrobore les développements théoriques en ce qui concerne la convergence de l'approche multirésolution.PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Mathématiques rech (751052111) / SudocSudocFranceF

Analyse de l'influence du contrôle des tourbillons longitudinaux de montants de baie sur les champs de pression pariétale en aérodynamique automobile

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.International audienceL'influence du contrôle des structures tourbillonnaires longitudinales qui prennent naissance au niveau des montants de baie d'une géométrie simplifie de véhicule automobile est analysée à partir d'une approche numérique tridimensionnelle instationnaire. Le contrôle s'effectue à l'aide de techniques de soufflage et d'aspiration au niveau de l'arête latérale du pare-brise et l'analyse est réalisée à partir des champs de pression pariétale relevés au voisinage de la structure tourbillonnaire longitudinale de montant de baie. Les résultats montrent que le soufflage provoque l'éclatement tourbillonnaire et augmente de manière significative les fluctuations de pression statique au niveau de la partie latérale de la géométrie. Le contrôle par aspiration permet de supprimer la structure tourbillonnaire par recollement et diminue l'intensité des variations de pression. Le travail présenté ici permet enfin d'identifier des préconisations pour réduire la traînée et le bruit d'origine aérodynamique associés aux tourbillons longitudinaux de montants de baie