Le corps d'Ahmed : de la simulation vers le contrôle · 2017-11-25 · Introduction Le numérique...
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Le corps d’Ahmed : de la simulation vers le contrôle
Emmanuel GUILMINEAU
Equipe Modélisation NumériqueLaboratoire de Mécanique des Fluides-CNRS UMR 6598
Ecole Centrale de Nantes, Nantes, FRANCE
GRD Contrôle des Décollements, I.M.F.T. Toulouse24 mars 2005
Emmanuel Guilmineau, LMF, Ecole Centrale de Nantes Corps d’Ahmed
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
Physique de l’écoulement
Ahmed model
Expérience de Lienhart & Becker, 2003
Vitesse : 40m/s⇒ Re = 2.8×106
2 angles de la lunette : 25◦ et 35◦(Ahmed et al., 1984)
Emmanuel Guilmineau, LMF, Ecole Centrale de Nantes Corps d’Ahmed
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
Physique de l’écoulement
Topologie de l’écoulement dans la région arrière du corps
Topologie
25◦ 35◦
(Menter & Kuntz, 2002)
25◦ : bulle de séparation au début de la lunette arrière
35◦ : séparation massive sur toute la lunette arrière
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
Solveur ISISDescription du maillage
Le Solveur ISIS
Ecoulements visqueux incompressibles
Phases non-miscibles
Equations de Navier-Stokes-Reynolds moyennées
Discrétisation volume fini entièrement impliciteVolume de controle de forme arbitrairePrécision du 2nd ordre en espace et en tempsEquation de pression : algorithme SIMPLESolveurs GMRES/CGSTAB + ILU(k)Version parallélisée (MPI)
Modélisation de la turbulence1 Eq : Spalart-Allmaras2 Eqs: K − ε, K −ω Wilcox/Menter, EASM, ASM7 Eqs: Rij −ωLES : D.E .S.
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
Solveur ISISDescription du maillage
Maillage utilisé
Domaine
Domaine de calcul: 2×L devant et 3×L derrière le corps, lalargeur=0.935 m et la hauteur=1.4 m
x = 0 : fin du corps, y = 0: plan de symétrie, z = 0 : sol
Calcul avec ou sans les pieds du corps
Maillage
Sans les pieds : 1.8106 noeudsAvec les pieds : 3.9106 noeuds
Nombre de points sur le corps ∼ 15,300
Distance y+ ∼ 0.24
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
Angle de la lunette : 25◦
Angle de la lunette : 35◦
Remarques
Angle de la lunette arrière: 25◦
Géométrie
Modèles de turbulence utilisés
1 Eq : Spalart-Allmaras
2 Eqs: K −ω SST (Menter), EASM, ASM
7 Eqs: Rij −ω (2 modèles pour le terme pression-déformation :IP and SSG)
LES : D.E .S. SST
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
Angle de la lunette : 25◦
Angle de la lunette : 35◦
Remarques
Lignes de courant dans le plan de symétrie
Expérience Rij−ω SSG DES SST
Spalart-Allmaras EASM Rij−ω IP
K −ω SST ASM
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
Angle de la lunette : 25◦
Angle de la lunette : 35◦
Remarques
U Profils de vitesse à y = 0
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
Angle de la lunette : 25◦
Angle de la lunette : 35◦
Remarques
Lignes de frottement sur la lunette arrière
Spalart-Allmaras Rij −ω IP EASM
K −ω SST Rij −ω SSG ASM
DES SSTEmmanuel Guilmineau, LMF, Ecole Centrale de Nantes Corps d’Ahmed
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
Angle de la lunette : 25◦
Angle de la lunette : 35◦
Remarques
Coefficient de traînée
Modèle de turbulence Sans les pieds Avec les piedsSpalart-Allmaras 0.3291
K −ω SST 0.3074Rij −ω IP 0.3016
Rij −ω SSG 0.2698EASM 0.2138ASM 0.2505
DES SST 0.2725Expérience 0.2846
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
Angle de la lunette : 25◦
Angle de la lunette : 35◦
Remarques
Angle de la lunette arrière 35◦
Géométrie
Sans les pieds Avec les pieds
Modèles de turbulence utilisés
1 Eq : Spalart-Allmaras
2 Eqs: K −ω SST (Menter), EASM, ASM
7 Eqs: Rij −ω (2 modèles pour le terme pression-déformation :IP and SSG)
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
Angle de la lunette : 25◦
Angle de la lunette : 35◦
Remarques
Lignes de courant dans le plan de symétrie
x[mm]
z[m
m]
-1000 -500 0 5000
100
200
300
400
500
600
Expérience Rij−ω SSG Rij−ω IP
Spalart-Allmaras EASM
K −ω SST ASM
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
Angle de la lunette : 25◦
Angle de la lunette : 35◦
Remarques
U Profils de vitesse à y = 0 (sans les pieds)
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
Angle de la lunette : 25◦
Angle de la lunette : 35◦
Remarques
Lignes de frottement sur la lunette arrière (sans les pieds)
Spalart-Allmaras Rij −ω IP EASM
K −ω SST Rij −ω SSG ASM
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
Angle de la lunette : 25◦
Angle de la lunette : 35◦
Remarques
U Profils de vitesse dans le plan de symétrie
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
Angle de la lunette : 25◦
Angle de la lunette : 35◦
Remarques
Coefficient de traînée
Modèle de turbulence Sans les pieds Avec les piedsSpalart-Allmaras 0.3404 ×
K −ω SST 0.2895 0.3138Rij −ω IP 0.2835 0.3123
Rij −ω SSG 0.2504 0.2858EASM 0.2343 0.2674ASM 0.2386 ×
Expérience × 0.2551
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
Angle de la lunette : 25◦
Angle de la lunette : 35◦
Remarques
Conclusions
25◦ : aucun modèle de turbulence ne prédit la séparation et leréattachmement sur la lunette arrière.
35◦ : toutes les simulations prédisent un bon accord avec lesdonnées expérimentales.
Contrôle
Tentative de contrôle pour l’angle d’incidence de la lunette de 35◦,
Modèle de turbulence : EASM,
Maillage sans les pieds de la maquette.
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
DéfinitionCorps d’AhmedRésultats
Définition du jet
U = Ujetd jet
d jet : vecteur unité représentantla direction du jet,
αjet : angle entre d jet et la lunette,
Ujet : vitesse du jet
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
DéfinitionCorps d’AhmedRésultats
Corps d’Ahmed
Caractéristiques
h = 1mm, soit 0.45% de la longueur de la lunette
75% de la largeur du corps d’Ahmed,
A = 145.875mm2, soit 0.34% de la surface de la lunette.
Maillage
Corps d’Ahmed : 28300 points,
Fente : 350 points (10 × 35).
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
DéfinitionCorps d’AhmedRésultats
Lignes de courant
Ujet = 0m/s Ujet = 24m/s and αjet = 90◦
Ujet = 48m/s and αjet = 60◦ Ujet = 41m/s and αjet = 337◦
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
DéfinitionCorps d’AhmedRésultats
Lignes de frottement
Ujet = 0m/s Ujet = 24m/s and αjet = 90◦
Ujet = 48m/s and αjet = 60◦ Ujet = 41m/s and αjet = 337◦
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
DéfinitionCorps d’AhmedRésultats
Coefficient de trainée
AngleVitesse 30◦ 60◦ 90◦ 218◦ 305◦ 335◦ 337◦
Aspiration Soufflage
0 m/s 0.2412 0.2412 0.2412 0.2412 0.2412 0.2412 0.2412
24 m/s 0.2687 0.2692 0.2419
41 m/s 0.2386
48 m/s 0.2692 0.2670 0.2990 0.2665
49 m/s 0.2387
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
DéfinitionCorps d’AhmedRésultats
Coefficient de trainée
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
DéfinitionCorps d’AhmedRésultats
Vecteur vitesse dans le plan de symétrie
Ujet = 0m/s Ujet = 41m/s and αjet = 337◦
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
DéfinitionCorps d’AhmedRésultats
Coefficient de pression à l’arrière
Plan de symétrie
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IntroductionLe numérique
RésultatsContrôle
Conclusions
Conclusions & Perspectives
Conclusions
Premières tentatives de contrôle pour l’incidence de 35◦,
Gain environ 2%
Perspectives
Positionner une fente sur le côté de la lunette arrière,
Utilisation de plusieurs fentes (soufflage, aspiration).
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