04/12/2016

Projetcollaboratif« GDR »Bilan2015/2016

PierricJOSEPHa,StéphaneLOYERa,NicolasMAZELLIERa,AzeddineKOURTAa

aLaboratoirePrisme,8,RueLéonarddeVinci,45072Orléans(France)

E-mail:pierric.joseph@univ-orleans.fr

RéuniondetravailduGDR2502« Contrôledesdécollements »13octobre2016PolytechOrléans

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ü Rappel :Ø Projetcollaboratif financéparleGDRØ Corpssimplepourévaluationd’actionneurs,decapteurs,destratégies…Ø Montageexpérimentalaveccréneauxsouffleriedédiésauxmembresdu

GDR

ü Bilan 2015 / 2016 :Ø Descriptifdesmoyensmisàdisposition(maquette,moyensd’essais)Ø Bilandescampagnesd’essaisréalisées :

• Campagne1:Qualificationmaquette&actionneurs• Campagne2:Contrôleboucleouverte• Campagne3:Etudedestransitoires

Ø ValorisationØ Conclusionsetprojetsfuturs

Introduction

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ü SoufflerieMalavardØ Sectiond’essais :2m× 2m× 5mØ UMAX :55m.s-1

Ø Tauxdeturbulence :<0.4%

ü Maquette :Ø Rampe2D(α =25°,h=100mm)Ø Bordd’attaque typeNACA0015Ø TurbulateurØ Voletderéglagedugradientde

pression(0°)Ø Implantationmi– hauteurdeveine

Montageexpérimental

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Montageexpérimental

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Montageexpérimental

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ü Système de contrôleØ JetssynthétiquesØ 3× fentesde660mmØ 1mmdelarge,2mmenaval

ü ActionneursØ 3× HPPrecisionDevicesPD.1550

• Ø380mm• 600W• XMAX =8.2mm

Ø AmplificateurTSA4-700« thet.amp »• 4× 490Wsur4canaux

Ø Excitationsinusoïdale• GBF• NICompactRIO(transitoire,signaux

customisés)

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Montageexpérimental

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Montageexpérimental

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Characteristics ofpressuremeasurementssystems

Steadymeasurements

system

Model 3x32channelsChellµDAQ-32C

Quantity 93pressuretaps

Acquisitionfrequency 500Hz

Number ofsamples 30000

Accuracy ± 0.25%

Unsteadymeasurements

system

Model Kulite XCQ-093-5D

Quantity 10

Acquisitionfrequency 20000Hz

Number ofsamples 1000000

Accuracy ± 0.1%

ü Mesures de pression

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ü Mesures PIV

ü Fil chaud 1D

Montageexpérimental

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Characteristics ofPIVsystem

Laser

Model QuantelEvergreen200-10

Type Nd:YAG(532nm)

Maximumenergy 200mJ

Maximumfrequency 15Hz

Cameras

Model LaVisionImagerLX11M

Type CCD cameras

Resolution 4032x2688pixels

Maximumfrequency ≈2.5 Hz

SeedingType Oliveoil droplets

Meandiameter 1µm

Calculationparameters

Correlationwindow 32x32pixels

Overlap 50%

Combined FOV 628mmx319mm

Spatialresolution 1,89 mm

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ü SynchronisationØ NICompactRIOØ BasedetempscommuneØ MesuressimultanéesØ MoyennedephasesØ TransitoiresØ Etc.

Montageexpérimental

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RIO

PIV

Kulite

Contrôle

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ü Objectifs :Ø Qualification simultanée in– situdesactionneursØ Vérificationdel’écoulementderéférenceØ Testdequelques casdecontrôle

ü Moyensmis en œuvre :Ø PIV,Pressionsstationnaires,Filchaud1D

ü Durée :Ø 1mois(octobre2015)

ü Résultats :Ø BDDperformanceactionneurs- signauxdevitesse(fréquence, tension)Ø Validationdel’écoulement deréférence(BDDpourplusieursReynolds)Ø Résultatsdecontrôleencourageants(bullesupprimée)

Campagne1

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Campagne1– Qualificationactionneurs

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ü MoyensØ 3filschaudsenparallèleØ ParallèlesaujetØ 1mmau– dessus

ü AnalyseØ HomogénéitéspatialeØ HomogénéitétemporelleØ Performances

ü Plage de paramètresØ SignalsinusoïdalØ VE =0.5– 2.5V(picàpic)Ø fE =5– 200Hz

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Campagne1– Qualificationactionneurs

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Sériestemporelles deUJ

AmplitudemaximumUJMAX (VE =1.5V)

Homogénéitéspatiale Déphasage(calculdecorrélation,VE =1.5V)

Homogénéitétemporelle

CartographieUJMAX (fE ,VE)

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Campagne1– Ecoulementderéférence

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ü Moyens :Ø PIVØ PressionsstationnairesØ Filchaud

ü Comparaison avec Kourtaet al. (2015) :Ø CLamontØ RépartitionsdeCp

Ø Longueurdubulbedécollé

ü Vérificationaspect 2D

R𝑒𝑒# = ρUhµ

h:rampheight- 100mm

Ecoulementderéférence,plany=0,Reh =2.0× 105

A.Kourta,A.Thacker,andR.Joussot,“Analysisandcharacterizationoframpflowseparation,”Exp.Fluids,vol.56,no.5,p.104,May2015.

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Presentstudy

Kourtaetal.

δ99 (mm) 20.5 18.0

δ*(mm) 3.6 3.0

θ(mm) 2.5 2.1H 1.3 1.4

LR /h 5.5 5.0

Campagne1– Ecoulementderéférence

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Couchelimiteamonty=0,x/h=- 5.0

RépartitionCp longitudinaley=0,Reh =2.0× 105

x/h=- 0.5 x /h=0.7RépartitionCp transversale

Reh =1.3× 105

LongueurderecirculationLR

A.Kourta,A.Thacker,andR.Joussot,“Analysisandcharacterizationoframpflowseparation,”Exp.Fluids,vol.56,no.5,p.104,May2015.

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Campagne1– Contrôle

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ü Moyens :Ø PIVØ Pressionsstationnaires

ü Paramètres :Ø 3configurations(fE ,VE)Ø 3Reh (20,30,40m.s-1)

BaselineReh =1.3× 105

Cµ =5%/F+ =0.2Reh =1.3× 105

𝐂𝐂+ =𝛒𝛒𝐛𝐛𝐔𝐔𝐣𝐣𝐌𝐌𝐀𝐀𝐗𝐗𝟐𝟐

𝛒𝛒𝐡𝐡𝐔𝐔𝟎𝟎𝟐𝟐𝐅𝐅7 =

𝐟𝐟𝐄𝐄𝐡𝐡𝐔𝐔𝟎𝟎

RépartitionCp longitudinaley=0,Reh =1.3× 105

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Campagne2

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ü Objectifs :Ø Etudeparamétrique(fréquence, tension)Ø FormedesignauxdifférentesØ Etudedeladynamiquesuruncycle(moyennedephases)

ü Moyensmis en œuvre :Ø PIV,Pressionsstationnaires,Pressionsinstationnaires

ü Durée :Ø 7semaines(février– mars2016)

ü Résultats :Ø BDDcontrôleØ Etuded’uneconfigurationenmoyennedephase

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Campagne2– Etudeparamétrique

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ü Moyens :Ø PIV(sur20configurations)Ø Pressionsstationnaires

ü Paramètres :Ø 100configurations(fE,VE)Ø Reh =1.3× 105 (20m.s-1)

ü Analyse :Ø Longueurdebullede

recirculationØ Diminutiontrainéede

pression

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Campagne2– Etudeparamétrique

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Max.ΔCp ó Min.LR ∆𝐶𝐶<= = 𝐶𝐶<=> − 𝐶𝐶<=@

𝐶𝐶<= = −sin( 𝛼𝛼)

ℎH 𝐶𝐶𝑝𝑝𝑑𝑑𝑥𝑥LMN

@Ø MeilleureréductionLR :

• Cµ =0.04 /0.05etF+ =0.2Ø MeilleureréductionCXp :

• Cµ =0.01 etF+ =0.6 x1

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Campagne2– Moyennedephases

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ü Moyens :Ø PIVØ Pressionsinstationnaires

ü Paramètres :Ø 1configuration

• Cμ =3.9%F+ =0.2• Reh =1.3× 105 (20m.s-1)

ü Analyse :Ø Tripledécomposition(Reynoldsand

Hussain1972)

u = uP + uR + u′𝑢𝑢 = 𝑢𝑢P + 𝑢𝑢R

W.C.ReynoldsandA.K.M.F.Hussain,“Themechanicsofanorganizedwaveinturbulentshearflow.Part3.Theoreticalmodelsandcomparisonswithexperiments,”J.FluidMech.,vol.54,no.02,pp.263–288,1972.

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Campagne2– Moyennedephases

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ü Partie PIV – paramètres :Ø 25points/cycleØ 2000champsdevecteurs/points(=50000pairesd’images,10Todedonnées)Ø Colormap: 𝑢𝑢RØ Champsdevecteurs :𝑢𝑢RØ Contours:critère 𝑄𝑄 (Huntetal.1988)

J.C.R.Hunt,A.A.Wray,andP.Moin,“Eddies,streams,andconvergencezonesinturbulent flows,”1988.

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Campagne2– Moyennedephases

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Campagne2– Moyennedephases

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Campagne3

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ü Objectifs :Ø Qualification desactionneursentransitoireØ Mesuretransitoiredel’écoulementØ Enrichissementdel’étudeparamétrique :sollicitations3D

ü Moyensmis en œuvre :Ø PIV,Pressionsstationnaires,Pressionsinstationnaires,Filchaud

ü Durée :Ø 7semaines(juin– juillet2015)

ü Résultats :Ø BDDtransitoire(actionneurs&contrôle)Ø Ajoutdecasdecontrôletridimensionnel

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Campagne3– Transitoireactionneurs

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ü Moyens :Ø Filschauds× 3

ü Paramètres :Ø 100configurations(fE,VE)

ü Analyse :Ø Phasesdedépartetd’arrêt

desjetsØ Dépouillementsencours

ExemplederésultatsVE =2V,fE =20Hz

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Campagne3– Transitoireactionneurs

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Fin- VE =2V,fE =20HzDépart- VE =2V,fE =20Hz

Délaisdedépart Délaisdefin

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Campagne3– Transitoirecontrôle

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ü Moyens :Ø Pressionsinstationnaires

ü Paramètres :Ø 100configurations(fE,VE)Ø 10cycles/configuration

ü Analyse :Ø Phasesdedépartetd’arrêt

pourchacundesdixKulitesØ Encours

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Campagne3– Sollicitations3D

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ü Moyens :Ø Pressionsstationnaires

ü Paramètres :Ø 80configurations :

• VE :100% 0%• VE :100% 50%• Mêmechose+

déphasage 180°

ü Analyse :Ø Encours

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ü Congrès :Ø JosephP,LoyerS,MazellierN,KourtaA(2015)Avancement- Projet“GDR”.

InJournéesduGDR“Contrôledesdécollements”,Nantes,France.Ø JosephP,StellaF,LoyerS,MazallierN,KourtaA(2016)Flowseparation

controlona2Dbackwardfacingrampusingsyntheticjets.InAEROVEHICLES2,Göteborg,Suède.

ü Articles :Ø JOSEPHP,MazellierN,KourtaA(2016)Separationcontrolofabi-

dimensionalrampflowusingsynthetic jets.Tobesubmitted inExperimentsinFluids.

Valorisation

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Conclusion&projetsfuturs

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ü Banc d’essai éprouvé, expériences répétables

ü Instrumentationvariée

ü Large plage de Reynolds (+ soufflerieS1)

ü Ecoulement réceptif aux perturbations, système de contrôleadapté

ü Base de données conséquentes (avec et sans contrôle) àdispositionde la communauté GDR

ü Exploitation & valorisation en cours

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Conclusion&projetsfuturs

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ü Banc limité d’un point de vue géométriqueØ ActionneursintégrésØ PositiondesoufflageuniqueØ Augmenterlamodularité?

ü Mesures supplémentairesØ CartographiedepressiondanslesillageØ PIV2D– 3CØ ->Bilandequantité demouvement

ü Implication de la communautéØ Comparaisonexp./simu. (LHEEANantes)Ø Quid’autre?