Simulation numérique du contrôle actif par jets pulsés - Bibliothèque ...

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50 40 30 20 u 0 10 > o -10 -20 90 180 270 Phase (degrees) CHAPITRE 3. L'ACTIONNEUR SEUL FIG. 3.2: Evolution de la vitesse du jet en fonction de la phase, d'après [15]. Le trait épais correspond à une tension maximum de i iVolts appliquée au haut-parleur, le trait mince à une tension de 3Volts. En dehors des zones où la vitesse est quasi-nulle, ce qui se traduit sur les mesures par une indétermination du sens du vecteur-vitesse, l'évolution temporelle de la vitesse du jet présente une forme proche d'un sinus. Ces résultats sont similaires à ceux obtenus par SMITH & GLEZER [140] par exemple. Par ailleurs, la vitesse maximale du jet est réglable par l'intermédiaire de la tension appliquée au haut-parleur. Celle-ci peut ainsi atteindre plus de 40m/s. Ces mesures montrent que la phase de soufflage comporte des vitesses phis élevées que la phase d'aspiration. Ceci est dû au fait que cette vitesse n'est pas mesurée au niveau même de la fente, mais un peu au-dessus (à environ ij/4). Il n'est donc pas surprenant que la vitesse moyenne ne soit pas nulle. L'intégrale de la vitesse sur une période de soufflage n'est pas nulle, mais vaut environ O .4 Vimax. Ceci confirme les simulations d'un actionneur du même type par RIZZETTA et al. [121] qui montrent qu'en moyenne une aspiration du fluide extérieur a lieu sur les côtés du jet proches des parois, tandis qu'au milieu du jet, le fluide est légèrement refoulé. La vitesse maximale du jet utilisée lors des exDériences vnt environ 20m/s. Il est ainsi possible de définir certains paramètres adimensionnés du jet. - Le nombre de Strouhal du jet vaut St = = 0.017. Celui-ci est suffisemment V3max bas pour qu'un jet pulsé puisse se développer correctement (voir REDINI0TIs et al. [120]). - Le paramètre de Stokes de ce jet vaut : Stk = 15.8. L'étude effectuée par RATHNASINGHAM & BREUER [118] permet alors d'estimer l'efficacité propulsive (rapport de l'énergie cinétique réelle sur l'énergie cinétique de fluide parfait) de ce jet à plus de 95%. o 95
CHAPITRE 3. L'ACTIONNEUR SEUL - Le nombre de Reynolds de ce jet, quand à lui, vaut Re Mesures PIV PjVirna.clj 2330. L'écoulement sortant du jet synthétique est caractérisé par l'intermédiaire de clichés PIV (voir [16]) obtenus par l'illumination d'un plan de l'écoulement par un faisceau laser (voir figure B.2) perpendiculaire à la fente. Les récentes mesures de BRA et al. [16], synchronisées avec le signal de l'actionneur, permettent d'obtenir l'évolution de l'écoulement issu du jet synthétique au cours d'une période. Lors de la phase de soufflage du jet, deux tourbillons contra-rotatifs se forment sur les côtés du jet. Ceux-ci s'éloignent progressivement de la paroi. L'impulsion qu'ils subissent lors de cette phase de soufflage est suffisante pour qu'ils se trouvent assez éloignés de l'orifice lorsque débute la phase d'aspiration. Leur progression est ralentie mais non stoppée. L'intensité de ces tourbillons diminue lentement par la viscosité du fluide puis de la turbulence à petite échelle achève leur dissipation. Les dimensions des fenêtres des clichés PIV soiit telles que l'on peut voir la présence simultanée de deux paires de tourbillons situés l'un au-dessus de l'autre, ce qui est confirmé par d'autres expériences. Il est cependant à noter que des visualisations sur des fenêtres plus étendues (noteminent en y), non présentées ici, ne montrent jamais l'existence de plus de deux paires, la deuxième paire se dissipant très rapidement, ce que les expériences de SMITH et al. [140J corroborent. En moyenne, l'air aspiré par la fente provient majoritairement des côtés de l'actionneur, tandis que l'air expulsé l'est dans l'axe du jet '(voir schéma de la figure 3.3). I//I/I//I I/f//I//I FIG. 3.3: Schéma de principe de l'effet moyen du jet synthétique. Ainsi, même si l'apport de fluide par l'actionneur est nul en moyenne, l'énergie apportée par celui-ci lui permet de "synthétiser" un jet à partir du fluide extérieur par effet d'entramneinent. Ces clichés sont tout à fait comparables à ceux obtenus par REDINIOTIS et al. [120J et SMITH et al. [141]. 96
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