Etude et développement d'un actionneur plasma à décharge à ...

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Conclusions et perspectives - 150 - 3. Perspectives Ces travaux ont permis, au travers de nombreuses expériences, de caractériser les effets de différentes stratégies de contrôle par actionneur plasma sur les écoulements autour de voilures. Toutefois, nous ne pourrions terminer ce manuscrit sans mentionner les nouvelles voies de recherche ouvertes lors de cette étude. En effet, de multiples questions restent encore à ce jour en suspend. On se propose donc d’évoquer quelques éléments d’analyses complémentaires sur les deux axes de recherches principaux abordés dans cette thèse. Pour commencer, il serait particulièrement intéressant de poursuivre l’optimisation de la décharge à barrière diélectrique en vue d’augmenter le vent électrique induit et/ou de réduire sa consommation. En premier lieu, il semble nécessaire de compléter l’étude réalisée dans ce mémoire sur la barrière diélectrique. En effet, celle-ci joue probablement le rôle le plus important dans cette décharge. Nous avons vu que si l’on désire obtenir l’efficacité optimale de la DBD, il faut employer un isolant possédant une permittivité relativement faible. En outre, celui-ci doit posséder une rigidité diélectrique la plus conséquente possible afin de retarder le passage à l’arc. C’est pourquoi, il serait intéressant de tester des matériaux répondant à ces critères, par exemple le Méthacrylate de méthyl-Acrylonitrile- Butadiène-Stryrène (MABS) qui a une permittivité de εr= 2.9 pour une rigidité de 35 kV/mm. A contrario, afin d’avoir le vent électrique le plus important et peut-être dépasser la barre des 10 m/s, il faudrait tester un matériau dont la permittivité soit la plus conséquente (εr> 10) comme les diélectriques high-K employés en microélectronique. En effet, la vitesse du vent électrique augmente avec la permittivité εr mais se fait en contrepartie qu’une consommation électrique accru. On peut aussi envisager l’utilisation d’actionneurs dont la barrière isolante aurait une épaisseur variable et/ou des propriétés diélectriques inhomogènes. Le but serait de modifier la distribution spatiale du champ électrique donc le vent induit. Comme lors de l’alternance négative du cycle de fonctionnement de la décharge, le vent induit est plus conséquent, il serait judicieux de définir et de mettre au point une forme d’onde à valeur moyenne nulle favorisant la décharge négative de la DBD. Toutefois, il est nécessaire que le slew-rate du signal lors de l’alternance positive ne soit trop grand au risque d’accroître inutilement la puissance électrique consommée (cf. paragraphe 3.2 et 3.3). Une autre voie de recherche consisterait à utiliser une décharge impulsionnelle. En effet, Macheret et al. [141] ont montré par des simulations numériques qu’il est possible de dépasser les 10 m/s avec une DBD de surface en appliquant un signal impulsionnel négatif. En outre, de récentes mesures LDV effectuées au LEA ont mis évidence des pics de vitesse atteignant 6 m/s alors qu’en moyenne le vent induit par la décharge n’excède pas les 2 m/s. Enfin, à partir des nouveaux résultats obtenus dans la partie actionneur plasma, il serait intéressant de reprendre la configuration multi-actionneur mise au point par Forte et al. [77] et optimiser celle-ci, puis appliquer un déphasage entre les différents actionneurs pour obtenir un multi-actionneur en travelling wave ([106]), et mesurer l’effet sur le vent électrique. En ce qui concerne le contrôle d’écoulement sur le profil NACA 0015, il est clair que des études complémentaires sont nécessaires pour expliquer l’incidence sur l’écoulement de la mise en action instationnaire de l’actionneur plasma. Comme on a pu le voir dans le chapitre 6, il est possible d’obtenir un effet similaire à une action continue avec une décharge pulsée. Dans ce cas, le vent généré par le plasma n’est pas maximum. On peut donc imaginer une action optimale qui résiderait à exciter les structures tourbillonnaires naturelles, durant leur temps de passage en proche paroi du bord d’attaque.
Conclusions et perspectives Une voie intéressante à explorer consiste à tester un contrôle “bi-fréquentiel” combinant la fréquence de sillage fω et la fréquence de couche limite fbl. En effet, Cattafesta et al. [143] ont montré par simulation numérique une influence significative sur les coefficients aérodynamiques en employant une action faisant intervenir ces deux fréquences. Globalement, l’objectif à terme est de parvenir à un contrôle sur profil en boucle fermée. En effet, le contrôle en boucle fermée représente le contrôle d’écoulement par excellence car dans ce cas l’action de la DBD serait ajustée en fonction des conditions d’écoulement autour du profil. Ceci aboutirait à la maximisation des performances aérodynamiques d’une aile tout en minimisant l’énergie injectée dans la couche limite. Pour parvenir à ce type de contrôle, l’actionneur plasma semble le plus apte au regard des autres actionneurs existants car ces paramètres de fonctionnement sont probablement les plus facilement modulables. - 151 -
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ETUDE ET DEVELOPPEMENT D’UN ACTIO
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