Simulations numériques et validation expérimentale du comportement dynamique d'un tube

Hybrid synthesis of fluid structure interaction by non linear feed back control strategy for characterizing steam generators tubes subjected tubes to impacts

• Auteur / Autrice : Wissam Benmalek
• Direction : Manuel Collet, Emmanuel Foltête
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 08/12/2014
• Etablissement(s) : Besançon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies
• Jury : Président / Présidente : Etienne Balmès
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Manuel Collet, Emmanuel Foltête, Etienne Balmès, Morvan Ouisse
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Luc Dion, Didier Rémond

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chaudières à vapeur

Mots clés libres

Contrôle actif des vibrations

Dynamique non-linéaire

Chocs

Couplage fluide-élastique

Essais hybrides

Active vibration control

Nonlinear dynamics

Impacts

Luid-elastic coupling forces

Hybrids tests

Résumé

Dans les générateurs de vapeurs (GV), les tubes du circuit primaire sont sujets aux chocs et aux forces de couplage auto-excitatrices nommées forces fluides élastiques.Il est crucial, lors du dimensionnement des GV, de maîtriser la dynamique de ces tubes, ainsi que d'estimer au mieux les efforts mécaniques auxquels ils sont soumis.En effet, cela permet aux ingénieurs d'optimiser la durée de vie des installations et d’augmenter le rendement des centrales électriques.Le but de la présente thèse est de trouver une technique d'essai hybride, basée sur le contrôle actif des vibrations, pour reproduire la contribution modale des forces de couplage sur un tube. En effet, les expériences en milieu réel, dans les conditions que l'on trouve dans les GV, sont hors de prix et très difficiles à reproduire. Dans ces travaux de recherche, une structure de test interagit avec un modèle numérique, qui modélise le fluide, à travers un système de contrôle actif en temps réel. Dans un premier temps les efforts mécaniques appliqués sur le tube sont caractérisés, puis un système de contrôle, constitué de transducteurs et de la carte de contrôle, est conçu pour générer les forces de couplage sur le tube, en prenant en considération les non-linéarités dues aux impacts.

In steam generators, the primary loop tubes are subjected to fluid-elastic couplingforces and impacts. Understanding the dynamic of these tubes is crucial when designingsteam generators. Mastering coupling and impacts forces would allow engineers toimprove the design of structure components and would optimize the tube lifetime, whileimproving the overall performances of power plant.The aim of the current research is to provide a hybrid test technique reproducingthe modal coupling forces on a tube, since experiments on fluid are expensive anddifficult to set up. In this work, the experimental structure interacts with a numericalmodel (which models the fluid-elastic coupling forces) via a real time controller and aset of transducers. First, we characterize the coupling and impact forces, and then, anactive vibration control approach is set up to reproduce the modal contribution of fluidelasticforces on the tube, taking in consideration the non-linearities due to the impacts.