Dynamique tourbillonnaire dans le sillage d'un aileron oscillant : propulsion par ailes battantes biomimétiques

par Catherine Marais

Thèse de doctorat en Dynamique des fluides

Sous la direction de José Eduardo Wesfreid.

Soutenue en 2011

à Paris 7 .


  • Résumé

    Cette thèse expérimentale s'intéresse aux mécanismes fondamentaux de la propulsion par ailes battantes. Nous utilisons un modèle simplifié, constitué d'un aileron oscillant placé dans un tunnel hydrodynamique, qui nous permet d'établir un cadre d'études pour l'analyse des sillages produits. En particulier, nous étudions l'influence de la flexibilité de l'aileron sur ces sillages. Nous définissons un espace de paramètres à deux dimensions (fréquence et amplitude du battement), dans lequel nous identifions trois principaux régimes d'écoulements, associés à trois types de sillages tourbillonnaires. La technique de PIV nous permet d'analyser et quantifier précisément les paramètres physiques et géométriques des sillages observés. La force moyenne subie par l'aileron est estimée dans chacun des régimes, à partir d'un bilan standard de quantité de mouvement. Nous localisons ainsi la transition traînée-propulsion dans notre espace de phase. Nous montrons la performance propulsive supérieure des ailerons flexibles par rapport à un aileron rigide, et proposons quelques éléments d'explication à ce résultat.

  • Titre traduit

    Vortices dynamic in the wake of a flapping foil : propulsion with biomimetic flapping wings


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    This thesis deals with the fundamental mecanisms implied in flapping based propulsion Systems. We use a simplified model, which consists of a flapping foil, placed in a hydrodynamic tunnel. This set up allows us to establish a framework for the analysis of the propulsive wakes. Particularly, we are interested in the influence of foil flexibility. We define a 2D phase space (frequency and amplitude of the flapping), in which three main flow regimes are identified, with their associated vortex signature. The PIV technique allows us to precisely analyze and quantify the physical and geometrical parameters of the observed wakes. The mean force is estimated for each regime, using a standard momentum balance. We localise then the drag-propulsion transition in our phase space. We show that the propulsive performance of flexible foils is superior to that of the rigid foil, and we suggest an explanation for this result.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (219 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 134 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2011) 002
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