Contrôle de l'aérodynamique externe des véhicules aériens par des dispositifs microfluidiques : étude de l’effet de mini et micro-jets synthétiques sur des écoulements pariétaux

par Ahmad Batikh

Thèse de doctorat en Génie mécanique

Sous la direction de Robert Caen et de Lucien Baldas.

Soutenue en 2008

à Toulouse, INSA .


  • Résumé

    Le contrôle de l’écoulement est un axe majeur d’amélioration des performances des véhicules terrestres ou aériens (augmentation de la portance par suppression des décollements sur une aile d’avion par exemple). Dans la boucle de contrôle, l’actionneur est un élément essentiel et la caractérisation de son fonctionnement et de son effet sur l’écoulement contrôlé est indispensable pour déterminer les lois de contrôle efficaces. Parmi les technologies employées, les actionneurs fluidiques, dont le jet synthétique fait partie, ont l'avantage de ne pas avoir de parties mobiles en contact direct avec l'écoulement extérieur et permettent un contrôle simple de la forme temporelle de l'excitation imposée. Pour caractériser le jet synthétique dans un environnement au repos, des études numérique et expérimentale sont menées. L’étude expérimentale fait appel à deux techniques de mesure : l’anémométrie fil-chaud et la PIV. Une comparaison du comportement du jet synthétique avec celui d’autres types de jet (jet continu et jet pulsé) est effectuée. L’influence d’un jet synthétique sur la couche limite d’un jet de paroi dont le sens d’écoulement est normal à l’axe du jet synthétique est ensuite étudiée. Ce jet de paroi est tout d’abord plan puis présente un décollement résultant d’une rupture brusque de pente quelques millimètres en aval de l’actionneur jet synthétique. L’interaction de deux jets synthétiques très rapprochés et les effets de miniaturisation font finalement l’objet d’une étude numérique car leurs effets peuvent être très importants dans le cas de l’implantation d’un réseau de micro-actionneurs sur une surface sur laquelle nous souhaitons contrôler le décollement

  • Titre traduit

    Control of aircraft external aerodynamics by microfluidic devices : study of the effect of mini and micro synthetic jets on parietal flows


  • Résumé

    In external aerodynamics of land and air vehicles, flow control is a major axis of performance improvement (lift increasing and drag reduction by eliminating flow separation on an aircraft wing, for example). In the control loop, the actuator is an essential element and the characterization of its operations and its effect on the flow control is required to establish effective control laws. Among the technologies employed, the fluidic actuators, whose synthetic jet is a part, have the advantage of having no moving parts in direct contact with the outside flow and allow simple control of the temporal form of excitement imposed. To characterize the synthetic jet in a quiescent environment, numerical and experimental studies are conducted. The experimental study uses two techniques of measurement: the hot-wire anemometry and the PIV. A comparison of the behavior of synthetic jet with other types of jet (continuous jet and pulsed jet) is done. The influence of a synthetic jet on the boundary layer of a wall jet whose flow direction is normal to the axis of synthetic jet is then studied. This wall jet is first plan and then presents a flow separation resulting from a forced rupture a few millimeters downstream of the synthetic jet actuator. The interaction of two adjacent synthetic jets, and the effects of miniaturization are finely the subject of a numerical study because their effects can be very important in the case of the establishment of an array of micro-actuators on a surface ( airplane wing, for example) on which we want to control the separation

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Informations

  • Détails : 1 vol. (182 p.)
  • Annexes : Notes bibliogr.

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées. Bibliothèque centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2008/893/BAT
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