Contrôle actif dual des écoulements turbulents pariétaux : expériences et simulations numériques directes

par Olivier Doche

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides et transferts

Sous la direction de Sedat Tardu.

Soutenue en 2006

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    La turbulence modifie sensiblement les propriétés des écoulements évoluant en zone de proche paroi en provoquant notamment une augmentation significative du frottement pariétal. Dans le but de réduire cette traînée turbulente, on propose dans cette étude un contrôle actif de type dual dont la principale caractéristique repose sur l'interaction de deux schémas de contrôle, un schéma en boucle ouverte par soufflage localisé en espace et périodique en temps, suivi d'un schéma en boucle fermée de type suboptimal. L'idée principale est alors d'organiser la turbulence par une excitation oscillante de manière à la rendre plus prédictible et de ce fait plus contrôlable. On commencera par étudier séparément l'impact de ces deux types de contrôle sur la turbulence de proche paroi. Une étude expérimentale est menée afin d'investiguer en détail l'effet de l'instationnarité induite par une excitation périodique. Les méthodes suboptimales ne pouvant être à ce jour appliquées expérimentalement, une Simulation Numérique Directe s'avère être l'outil le mieux adapté pour étudier leurs comportements. On montre finalement qu'une stratégie de contrôle duale, c'est à dire combinant les deux manipulations (Périodique + Suboptimale), peut s'avérer être une méthode de contrôle efficace afin de réduire la contrainte turbulente.


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    Dual active control of turbulent wall-bounded flows


  • Résumé

    Turbulence affects significantly the properties of wall-bounded flows mainly by increasing the wall shear stress and mixing. This investigation deals with the concept of a dual active control strategy in order to reduce the turbulent drag. Two types of control are interacting, an open loop control by a localized and time periodical blowing through a spanwise slot and a closed loop control through a suboptimal scheme. The main goal is to force the turbulence to a more predictable and controlable state by application of an imposed localized unsteadiness. We begin by characterizing the effects of both strategies on the wall turbulence separately. An experimental study is performed in order to investigate the effect of unsteadiness induced by a local time periodical blowing. Since the suboptimal control procedure cannot yet be implemented experimentally, its repercussion on the wall turbulence is analyzed by using Direct Numerical Simulations. Finally, we show that a dual control strategy, combining the two manipulations (Periodical + Suboptimal), can be an efficient control method in order to reduce the turbulent wall shear stress and to increase the controllability of the near wall turbulence.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (pagination multiple)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 203-207

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS06/GRE1/0242
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS06/GRE1/0242/D
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