Contr´le en boucle ouverte des instationnait©s de cavit© en r©gime transsonique Sami Yamouni 2e ann©e DAFE Bourse ONERA Directeurs de th¨se: Laurent Jacquin

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  • Contrle en boucle ouverte des instationnaits de cavit en rgime transsonique Sami Yamouni 2e anne DAFE Bourse ONERA Directeurs de thse: Laurent Jacquin Denis Sipp
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  • DAFE - JDD 2011 2 Plan Introduction au problme Contexte Objectifs scientifiques Dmarche et droulement de la thse tude bibliographique: proprits physiques dun coulement de cavit Simulation URANS elsA Analyse thorique de linfluence de la compressibilit sur les modes de cavit Etude exprimentale Conclusions et perspectives
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  • DAFE - JDD 2011 3 Plan Introduction au problme Contexte Objectifs scientifiques Dmarche et droulement de la thse tude bibliographique: proprits physiques dun coulement de cavit Simulation URANS elsA Analyse thorique de linfluence de la compressibilit sur les modes de cavit Etude exprimentale Conclusions et perspectives
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  • DAFE - JDD 2011 4 Problme arodynamique Consquences: nuisances sonores, dommages structurels et lectroniques, Contexte Intro | Biblio | Analyse physique | En cours | Perspectives
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  • DAFE - JDD 2011 5 Objectifs scientifiques Amliorer la comprhension physique du phnomne de cavit Analyser et expliquer le succs dune dmarche de contrle en boucle ouverte : le cylindre (*) (*) Illy H., Jacquin L., Geffroy P., Observations on the passive control of flow oscillations over a cavity in a transonic regime by means of a spanwise cylinder, AIAA 2008. Etude numrique: Simulation RANS (et URANS) en vue dune tude de stabilit globale (elsA) et de sensibilit (prvision a priori de la position du cylindre de contrle). Etude thorique: Influence de la compressibilit sur les modes de cavit (FreeFem) Etude exprimentale: Dtermination de la zone de contrle des instationnarits de cavit par un cylindre Intro | Biblio | Analyse physique | En cours | Perspectives
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  • DAFE - JDD 2011 6 Plan Introduction au problme Contexte Objectifs scientifiques Dmarche et droulement de la thse tude bibliographique: proprits physiques dun coulement de cavit Simulation URANS elsA Analyse thorique de linfluence de la compressibilit sur les modes de cavit Etude exprimentale Conclusions et perspectives
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  • DAFE - JDD 2011 7 Analyse des tudes existantes (1/2) La cavit est un phnomne largement tudi depuis les annes 1950 Intro | Biblio | Analyse physique | En cours | Perspectives COUPLAGE AERO-ACOUSTIQUE U Thse qui fait suite aux travaux de Forestier(2000) et Illy(2005) au sein du DAFE Forestier N., Jacquin L., Geffroy P., The mixing layer over a deep cavity at high-subsonic speed, Journal of Fluid Mechanics 2003. Illy H., Jacquin L., Geffroy P., Observations on the passive control of flow oscillations over a cavity in a transonic regime by means of a spanwise cylinder, AIAA 2008.
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  • DAFE - JDD 2011 8 Analyse des tudes existantes (2/2) Intro | Biblio | Analyse physique | En cours | Perspectives Techniques de contrle: Passif: modifications de la gomtrie des bords de la cavit - Heller & Bliss (1975), Rockwell & Naudascher (1978), Pereira & Sousa (1994) obstacles au bord amont (spoilers, step) Doran (PhD 2006) soufflage continu cylindre au bord amont Illy H. (PhD 2005), Comte P., Daude F. & Mary I. (2008), Daude F. (PhD 2009) Actif: soufflage puls au bord amont systmes pizolectriques Cattafesta & Washburn (1997), Stanek (2001) haut-parleur Kestens & Nicoud (1998) volets vibrants Williams et al. (2000) fonction de forage au bord amont (contrle en boucle ferme) - Barbagallo (2009)
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  • DAFE - JDD 2011 9 Contrle laide dun cylindre (1/2) Intro | Biblio | Analyse physique | En cours | Perspectives Actionneur choisi pour notre tude: le cylindre Reprise des travaux de H. Illy L D W x z d UeUe Paramtres contrlant la cavit:
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  • DAFE - JDD 2011 10 Contrle laide dun cylindre (2/2) Intro | Biblio | Analyse physique | En cours | Perspectives Effets du cylindre plac en amont de la cavit sur les instationnarits: Illy H. (AIAA, 2008) Paramtre le plus influent:
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  • DAFE - JDD 2011 11 Analyse numrique (1/2) Intro | Biblio | Analyse physique | En cours | Perspectives Simulation dans les conditions de lexprience Logiciel elsA Simulations LES dj faites (Larchevque - 2003) Schma de la cavit tudie Caractristiques : L/D = 0.42, Mach=0.8, Re = 8.6e5 Modle choisi: k- Wilcox
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  • DAFE - JDD 2011 12 Analyse numrique (2/2) Intro | Biblio | Analyse physique | En cours | Perspectives Simulation numrique URANS de la vorticit Premiers rsultats Signal de pression au bord aval p Frquence proche de lexprience - Forestier (2000): ~ 2000Hz Mme nombre de structures dans la couche de mlange. BUT: Analyse de Stabilit globale partir du champ RANS Introduction dun cylindre dans la simulation
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  • DAFE - JDD 2011 13 Analyse thorique (1/3) Intro | Biblio | Analyse physique | En cours | Perspectives Influence de la compressibilit sur les modes de la cavit lsls L D Cavit de rapport L/D=1 Re=7500 et Mach = 0 0.9 lentre: u=1, v=0 Etude de stabilit: Rsolution des quations de Navier Stokes compressibles. o , le taux damplification et , la pulsation du mode propre. avec vrifie: Problme aux valeurs propres gnralis BUT: Comprendre la dynamique dune cavit faible nombre de Mach
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  • DAFE - JDD 2011 14 Analyse thorique (2/3) Intro | Biblio | Analyse physique | En cours | Perspectives Premiers rsultats Modes de couche de mlange ( Rossiter - 1964 ): Modes acoustiques ( East - 1966 ): Transition incompressible compressible Spectre Strouhal-Mach des modes propres instables de la cavit compressible. La dynamique quand M 0 est complexe
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  • DAFE - JDD 2011 15 Analyse thorique (3/3) Intro | Biblio | Analyse physique | En cours | Perspectives 1/M 1-1/M 1+1/M Vitesse longitudinale du mode 3 Mach=0.3 Masse volumique du mode 3 Mach=0.3
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  • DAFE - JDD 2011 16 Essai en soufflerie Reprise du montage de H. Illy et N. Forestier (thses DAFE) Principe: Retrouver les rsultats des expriences prcdentes (sans cylindre, et avec cylindre lamont) Explorer la couche de mlange et lamont de la cavit avec le cylindre Conditions exprimentales: M=0.8, L/D=0.42 Mthodes de mesure: prises de pression instationnaire, strioscopie, PIV Prvu pour dbut 2011 tude exprimentale Intro | Biblio | Analyse physique | En cours | Perspectives
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  • DAFE - JDD 2011 17 DAFE - JDD 2011 Plan Introduction au problme Contexte Objectifs scientifiques Dmarche et droulement de la thse tude bibliographique: proprits physiques dun coulement de cavit Simulation URANS elsA Analyse thorique de linfluence de la compressibilit sur les modes de cavit Etude exprimentale Conclusions et perspectives
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  • DAFE - JDD 2011 18 Conclusions et perspectives tat davancement: tude RANS termine tude compressible en cours A venir Analyse de stabilit du champ RANS Introduction du cylindre Interprtation des rsultats Simulation FreeFem Etude exprimentale Comparaison zone de sensibilit exp simulation elsA Interprtation sur le rle du cylindre dans le contrle des instationnarits. Intro | Biblio | Analyse physique | En cours | Perspectives Simulation elsA
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  • DAFE - JDD 2011 19 Publications et modules de formation Modules de formation (ONERA) Aroacoustique : Modlisation et Calculs (15, 16 et 17 juin 2010) Scurit Laser (16 dcembre 2010) Confrence: Congrs Franais de Mcanique Besanon, Aot 2011 Stabilit dun coulement de cavit ouverte en rgime compressible (sous rserve dacceptation du Conseil Scientifique du congrs)
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  • DAFE - JDD 2011 20 Questions