Dualité des solutions résonnantes supercritiques en conjugaison de phase acoustique

L'étude des solutions analytiques du régime supercritique de la conjugaison de phase magnéto-acoustique est enrichie d'un nouveau type de solutions qui souligne le fait que les solutions classiques obtenues jusqu'alors sont d'un type particulier. Cette dualité des solutions s'accompagne d'une différence de seuil de pompage qui explique pourquoi la solution nouvelle dite ``impaire" est moins facile à observer. Le passage d'une solution à l'autre est cependant très sensible à la valeur du rapport entre la longueur de la zone active et la longueur d'onde

Cylindre roulant à proximité d'un plan à bas Reynolds

L'écoulement bas Reynolds autour d'un cylindre roulant à proximité d'un plan a été étudié analytiquement et numériquement.En régime de Stokes,une solution analytique exacte a été trouvée lorsque le cylindre est en contact avec la paroi.Ce problème bidimensionnel révèle la nécessité de l'existence d'un interstice entre le cylindre et la paroi.La théorie de lubrification permet alors d'obtenir les efforts sur le cylindre.Des simulations numériques étendent ces résultats jusqu'à un nombre de Reynolds de 80 et présentent l'émergence du sillage à partir de structures tourbillonnaires pré-existante

Micro-systèmes et contrôle d'écoulements

Les micro-systèmes magnéto-mécaniques présentent des possibilités intéressantes en matière de contrôle d'écoulements. Ils permettent de remplir les cahiers des charges des constructeurs aéronautiques ou automobiles. Ils sont également plus facilement intégrables sur les prototypes que les MEMS issus de microtechnologies entièrement intégrées. On présentera quelques tests en soufflerie. Les effets sur les écoulements seront discutés et les perspectives tracées

Fluidisation d'un lit granulaire étendu par une source localisée

Ce papier porte sur l'étude théorique, numérique et expérimentale de la réponse d'un lit granulaire étendu soumis à un jet liquide, ponctuel vertical et ascendant. Un régime poreux, un régime de transition et un régime de fluidisation locale du lit au dessus de l'injection ont pu être observés en fonction du débit d'écoulement. Les effets de confinements ont été étudiés théoriquement et numériquement pour le régime poreux. La fluidisation est décrite théoriquement par un modèle simple qui donne des résultats satisfaisants par rapport aux résultats expérimentaux. Le régime transitoire, considéré comme une fluidisation partielle au voisinage de l'injection, est étudié expérimentalement à travers un dispositif à deux dimensions

MEMS calorimetric transducers for flow separation detection and control

International audienceRobust micro machined high temperature gradient calorimetric (HTGC) transducers were developed for flow separation control. Based on thermal principle, the transducers measure the mean and fluctuating bidirectional shear stress that is particularly useful for flow separation detection. More than a hundred micro-sensors were simultaneously micro-machined using MEMS technology. A flexible array of calorimetric micro-sensors was implemented with miniaturized electronics on a flap model also equipped with pulsed jet actuators. Flow control experiments were successfully conducted as the natural separation occurring on the model was detected the HTGC micro sensors and controlled by pulsed jet actuation

Magnetic particle embedded in a piezoelectric matrix: analysis and applications

We take into consideration a nonlinear magnetostrictive particle embedded in a piezoelectric matrix in order to obtain (stress mediated) magneto-electric effects with applications to memory cells. The micromechanical analysis is conducted through the magneto-electro-elastic Eshelby tensor in an anisotropic environment. The results show the equilibrium orientations of magnetization versus the applied fields and the boundary conditions. In particular, a bi-stable behaviour (controlled by the applied electric field) can be obtained and it could be useful for applications to memory cells design

Original MEMS wall shear stress sensors developed for separation detection and active flow control on a flap model

Active flow control systems are developed to promote air safety, reduce energetic consumption or increase airplanes efficiency. Sensors are needed to measure flow parameters at high frequencies with a high spatial resolution and micro-electro-mechanical system (MEMS) sensors are potential candidates for precise and located measurements. We present an original MEMS thermal flow sensor designed for flow control and separation detection. The general aim of the work is to run active flow control experiments integrating several MEMS sensors into a motorized deflectable flap model where the actuation is provided by pulsed jets, following previous work performed by Chabert et al. [1].   The micro-sensor is sensitive to the wall shear stress and flow direction [2]. It can be flush mounted to the wall for separation detection and flow control applications. The micro-fabrication process is CMOS-compatible meaning that it allows on-chip integration for designing very small devices. The micro-sensor structure combines suspended wires, free from the substrate, and micro-bridges used as mechanical supports. Designed to be set perpendicularly to the flow, the sensor presents three parallel heated wires. The central wire is structured with multiple layers with a heater, made of gold, and a sensing wire, placed under the heater and made of Ni/Pt multilayer. This central sensing wire is designed to measure the wall shear stress. The other two sensing wires, placed on both side of the central wire, allow flow direction sensing when considering the temperature variation between them as the wire upstream is more cooled than the wire downstream. The micro-wires dimensions, 3 µm width for 1 mm length, and the fact that they are suspended over a 20-µm-deep cavity, allow a high gradient of temperature for low power consumption (8 °C/mW for the central wire and 5 °C/mW for the lateral wires). The micro-sensor was characterized in a turbulent boundary layer wind tunnel by measuring the resistance variations, simultaneously with the wall shear stress fluctuations, measured by near wall hot-wire anemometry. The sensor demonstrates a resistance variation up to 0.3 % for 2.4 Pa for the central wire. The flow direction measurements were performed using the resistance difference between the two lateral wires. The purpose is to provide a way to detect the presence of a flow separation since in such a situation, the velocity field near the wall is reversed. The sensor setup in the wind tunnel enables to rotate it from 0° to 180°, considering that, at 90°, the wires are parallel to the flow. The results demonstrate the sensor ability to detect the flow direction: the resistance difference is +0.25 ? for 0°, 0 for 90° and -0.25 ? for 180°, all for a wall shear stress of 1 Pa. A second set of experiments were performed by adding an obstacle on the wind tunnel wall, upstream of the MEMS sensor, to cause flow separation at the sensor location. The central wire of the sensor, designed for wall shear stress measurements, present an expected behavior: the sensor detects the decrease of wall shear stress in a separated flow. And the lateral wires detect the flow direction inversion, providing an additional information compared to conventional hot-film sensors.  The results demonstrate the sensor ability to measure the wall shear stress and to detect flow separation. Currently, the sensors integration in the flap model is in progress and open-loop active flow control experiments will begin at ONERA Lille. The first results will be presented in the full paper. References: [1] T. Chabert, Thèse, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2014. [2] C. Ghouila-Houri et al., Appl. Phys. Lett., vol. 109, no. 24, p. 241905, Dec. 2016

Aérodynamique de l'avant-corps d'une Formule 1 (approche numérique)

L'objectif de cette étude est la compréhension de l'aérodynamique de la partie avant d'une Formule 1, comprenant l'aileron avant et la roue. Ces deux éléments vont être tout d'abord étudiés séparément. Compte tenu du peu d'information disponible sur l'écoulement autour d'une roue et de la complexité des phénomènes physiques présents, l'étude de la roue débute par une analyse théorique bidimensionnelle autour de 3 points fondamentaux : la forme du sillage, l'allure des profils de vitesse sur une paroi en mouvement qui révèle l'existence d'une nouvelle instabilité, et enfin le pompage visqueux apparaissant au point de contact entre la roue en rotation et le sol. L'étude de la roue se poursuit de façon tridimensionnelle autour de 3 configurations différentes : une géométrie simplifiée avec des bords droits ou ronds permettant une étude paramétrique, une roue sur laquelle on dispose de résultats expérimentaux et enfin la roue réelle. Les calculs stationnaires sont effectués avec et sans modèle de turbulence (Baldwin-Lomax (BL) et Spalart-Allmaras (SA)). Les résultats font suspecter l'existence de phénomènes instationnaires qui seront approchés par des techniques MILES "Monotonic Integrated Large-Eddy Simulation". L'étude de l'aileron avant débutera par des calculs autour d'une configuration simplifié où seuls subsistent les éléments profilés. La comparaison entre les configurations simplifiées et réelles nous permet de déterminer le rôle de chaque élément constituant un aileron avant. Les phénomènes d'effet de sol et de modélisation du tapis sont également analysés. Les influences de la roue sur l'aileron et de l'aileron sur la roue ont finalement été montrées par des calculs stationnaires turbulents (SA) sur un maillage comprenant les deux éléments en interaction.LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF

Évaluation des composantes phénoménologiques de la traînée d'un avion à partir de résultats expérimentaux

Ce travail de thèse se focalise sur l'évaluation des différentes composantes de la traînée des avions de transport subsoniques à partir de résultats expérimentaux (traînée visqueuse, traînée de choc et traînée induite). L'objectif de ce travail est d'évaluer la précision de la méthode développée à l'ONERA depuis plusieurs années pour effectuer cette décomposition. Les sources d'imprécision sont divisées en trois catégories. La première concerne l'influence de la formulation sur la décomposition de la traînée. Les différentes formulations de la littérature sont analysées et une nouvelle formulation est développée et validée à partir de solutions CFD. La deuxième source d'imprécision concerne l'influence des parois de la soufflerie sur le sillage et la traînée. La méthode consiste à calculer la traînée d'un avion en champ libre avec des mesures effectuées en champ confiné. L'influence des parois est donc analysée afin de montrer qu'il est possible de s'affranchir de cette influence sous certaines conditions. La troisième source d'erreur concerne l'influence de la précision des mesures. Une étude approfondie permet de mettre en évidence que la précision des moyens de mesure est suffisante pour obtenir une précision conforme à celle souhaitée par les avionneurs en termes de traînée. En revanche, d'autres phénomènes propres à chaque soufflerie peuvent être à l'origine d'une source d'erreur plus importante. Dans la dernière partie, la méthode d'extraction de la traînée est appliquée en écoulements subsoniques et transsoniques. Elle montre des résultats très convaincants en termes de traînée globale, mais également en termes de décomposition pour une gamme de Mach étendue.LILLE1-BU (590092102) / SudocSudocFranceF