Couplage de mesures de vitesse par Tomo-PIV et de déformation de profil, pour l'étude des interactions fluide-structure

Coupled measurement of velocity with Tomo-PIV and wing deformation for fluid-structure interaction study

• Auteur / Autrice : Gwenaël Acher
• Direction : Laurent David, Lionel Thomas, Benoît Tremblais
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Soutenance le 15/10/2019
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie des Matériaux, Mécanique, Énergétique (Poitiers)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Pôle poitevin de recherche pour l'ingénieur en mécanique, matériaux et énergétique - PPRIMME (Poitiers) - Institut Pprime / PPRIME
• Partenaire(s) de recherche : faculte : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées
• Jury : Président / Présidente : Malick Ba
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benjamin Leclaire, Romuald Boucheron
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Henda Djeridi, Jean-Marc Foucaut

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation des grandes échelles

Vision par ordinateur

Écoulement instationnaire (dynamique des fluides)

Vélocimétrie par images de particules

Mots clés libres

Tomo-PIV

Dic

Mesures couplées

Modèle de caméra

Interface optique

Écoulement instationnaire turbulent

Des

Tomo-PIV

Dic

Coupled measurements

Camera model

Optical interface

Instationary turbulent flow

Des

Résumé

Ce travail de thèse a pour objectif la réalisation de mesures couplées fluide structure sur des profils rigides et souples. La configuration expérimentale étudiée est celle d’un profil NACA0015 placé à forte incidence dans une veine hydrodynamique reproduisant l’écoulement autour d’un foil ou d’un appendice simplifié à nombre de Reynolds 105. Les mesures réalisées sont des mesures volumiques de Tomo-PIV et de stéréo PIV ainsi que des mesures de déformation du solide. Afin d’améliorer la mesure de vitesse au travers de hublots épais et préparer une mesure volumique de déformation de la structure, un nouveau modèle de caméra, associant un modèle analytique et une correction discrète, a été développé. Ces développements sont qualifiés numériquement et expérimentalement.Les mesures réalisées autour d’un profil rigide sont comparées à des résultats de simulation de type DES (Detached Eddy Simulation) et servent de référence pour la comparaison avec un cas flexible pour lequel le couplage fluide structure est analysé.Ces mesures volumiques couplées pour l’étude des interactions fluide structure sont les premières réalisées au sein de l’institut et ouvrent le champ à de nombreuse applications recourant à des structures flexibles telles que des hydroliennes à pales déformables.

This work aims at performing fluid structure coupled measurements on a rigid and a flexible wing. The investigated experimental configuration corresponds to a NACA0015 wing placed at high angle of attack in a water tunnel, reproducing the flow around a foil or a simplified appendage at a Reynolds number of 105. The measurements carried out are volumetric Tomo-PIV and Stereo-PIV measurements associated to wing deformation measurements.In order to improve the velocity measurements through thick windows and prepare a volumetric measurement of the deformation, a new camera model, combining an analytical model and a local discrete correction, has been implemented. These developments have been assessed on a numerical and an experimental case.The measurements performed around a rigid wing are compared to DES (Detached Eddy Simulation) results and are used as a reference case to analyze the flexible case, which is used to examine the fluid structure interaction.These coupled volumetric measurements, performed for the fluid structure interaction investigation, are the first ones carried out in the institute and open new capabilities for applications using flexible structures, such as flexible blades water turbines.