Contrôle du sillage d'un corps non profilé (application expérimentale à une maquette simplifiée de véhicule industriel)

Ce manuscrit présente les travaux de thèse réalisés dans le cadre d une convention CIFRE entre Renault Trucks et le LMFA. Une stratégie de contrôle d écoulement, associant un volet déflecteur et des actionneurs de type jets pulsés et synthétiques, est étudiée expérimentalement en vue de réduire la traînée aérodynamique de corps non profilés à culot droit. Une première approche consiste à étudier l influence de cette stratégie sur une maquette bidimensionnelle. Des mesures de vitesse dans le sillage proche par TR-PIV et par anémométrie à fil chaud démontrent qu une certaine gamme de fréquence d actionnement permet à l écoulement de recoller sur le volet et de diminuer les fluctuations de vitesse dans la zone de recirculation, ce qui engendre une augmentation de la pression au culot. Une analyse par moyenne de phase et la détermination de corrélations spatio-temporelles permettent d identifier les perturbations induites par le contrôle conduisant à ces modifications de l écoulement. Un système de jets synthétiques est ensuite intégré à une maquette simplifiée de véhicule poids lourd à l échelle 1/8e, dont le sillage est représentatif des remorques réelles. Des gains en traînée significatifs sont obtenus et sont associés aux mêmes phénomènes aérodynamiques que pour la maquette bidimensionnelle. Enfin, une étude paramétrique montre la robustesse du contrôle aux caractéristiques de la couche limite incidente aux jets et à la longueur du volet déflecteur.This document presents the research work realized in the scope of a PhD thesis with Renault Trucks and the LMFA. A flow control strategy, combining an inclined flap with pulsed or synthetic jets, is experimentally studied to reduce the aerodynamic drag of square-back bluff bodies. A first approach consists in studying the effect of this strategy on the flow behind a twodimensional model. The near-wake flow is characterized by the use of velocity measurements obtained by Time-Resolved Particles Image Velocimetry and hot-wire Anemometry. These measurements show that the increase in rear base pressure, obtained in a specific range of actuation frequencies, is associated with the reattachment of the flow on the flap and with a decrease in velocity fluctuations within the recirculation area. A phase average analysis and the determination of space-time correlations allow identifying the aerodynamic disturbances induced by the control system and leading to these modifications of the wake flow. A synthetic jet system is integrated to a 1 :8 scale simplified truck model, with a wake flow similar to this of real trailers. Significant drag reductions are obtained using active control and are associated with the same flow phenomena as these observed in the two-dimensional model study. Eventually, a parametric study is performed and shows the robustness of the flow control strategy to the characteristics of the boundary layer developing on the model roof and to the flap length.LYON-Ecole Centrale (690812301) / SudocSudocFranceF

Contrôle du sillage par jets pulsés d'un corps bidimensionnel en interaction avec le sol

Cette étude expérimentale a pour but d'étudier l'écoulement de proche sillage derrière un corps non profilé bidimensionnel par contrôle actif en boucle ouverte. Le rapport λ entre la vitesse sous l'obstacle Us et la vitesse incidente U∞ est ajustable; dans les cas non contrôlés, la dissymétrie du sillage se traduit par différentes structurations de la zone de recirculation, avec ou sans zones décollées en contact avec le sol. Le contrôle est effectué par l'utilisation combinée d'un petit volet déflecteur et d'un jet pulsé; une variation de la fréquence réduite d'actionnement StH construite sur la hauteur H de l'obstacle permet de quantifier le coefficient de pression Cp sur la face arrière de l'obstacle et d'identifier différents régimes d'écoulement suivant les valeurs de λ et StH: (i) pour λ=1, légère diminution de Cp pour toutes les fréquences d'actionnement, et identification de fréquences discrètes entraînant une dégradation accrue du coefficient de pression - (ii) pour λ=0.22, diminution de Cp à basse fréquence, mais augmentation du coefficient de pression avec un mécanisme de saturation à fréquence élevée. Pour λ=0.22, l'écoulement naturel non contrôlé, est attaché au volet. On montre alors que l'augmentation de Cp pour l'écoulement contrôlé à haute fréquence s'accompagne d'une diminution du taux de croissance de l'épaisseur de la couche de cisaillement et d'une diminution des différentes tensions de Reynolds. Ces derniers résultats sont mis en regard avec des travaux récents effectués pour la diminution de traînée de corps 3D non profilés à culot droit

Sensibilité à des perturbations de l'écoulement au contournement du pied-A d'une maquette de véhicule industriel en vue du contrôle de décollement

International audienc

Identification of flow classes in the wake of a simplified truck model depending on the underbody velocity

International audienceno abstrac

Fluidic control of wake-flow behind a two-dimensional square back bluff body

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Sensibilité à des perturbations de l'écoulement au contournement du pied-A d'une maquette de véhicule industriel en vue du contrôle de décollement

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