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Dissertations / Theses on the topic 'Aérodynamique subsonique'
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1
Lacombe, Romain. "Sifflement de diaphragmes en conduit soumis à un écoulement subsonique turbulent." Phd thesis, Université du Maine, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00585131.
Full textAbstract:
Les diaphragmes utilisés comme organes de perte de charge à l'intérieur des tuyauteries de centrales électriques ont été mis en cause dans la création de sifflement. Les conséquences de ces phénomènes sont des niveaux de bruit et de vibration pouvant dépasser les valeurs admissibles. L'objectif de la thèse est d'étudier le sifflement sur la base d'expérimentations et de calculs numériques afin de proposer des outils de compréhension et de prédiction. Un résultat de la thèse correspond à l'identification expérimentale et numérique des conditions d'amplification acoustique au niveau de diaphragmes, phénomène nécessaire au sifflement. Les expériences montrent que les plages de sifflement, exprimées sous la forme d'un nombre de Strouhal fonction de l'épaisseur du diaphragme et de la vitesse dans l'orifice, s'étendent de 0,2 à 0,4 et de 0,7 à 0,9 et sont indépendantes du nombre de Reynolds. Le potentiel de sifflement de diaphragmes est également caractérisé à l'aide de simulations numériques. Deux approches sont utilisées avec des calculs U-RANS incompressibles et des simulations LES compressibles. Il apparaît que la simulation numérique permet de reproduire l'effet d'amplification acoustique à l'origine du sifflement, pour des pas de discrétisation spatial au coin amont de l'orifice suffisamment petit. Un autre résultat de la thèse est la définition des paramètres contrôlant les caractéristiques du sifflement en présence de réflexions acoustiques. Une analyse de stabilité linéaire prédit l'apparition d'un sifflement et sa fréquence. L'amplitude de sifflement est maximum pour un nombre de Strouhal autour de 0,25 et augmente avec le taux de réflexion autour du diaphragme.
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Barré, Sébastien. "Etude numérique et expérimentale du bruit aérodynamique avec application aux jets ronds subsoniques." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2006. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/sbarre.pdf.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objectif le calcul direct du bruit rayonné par des jets ronds subsoniques à haut nombre de Mach et à nombre de Reynolds élevé. Un solveur L. E. S. En coordonnées cylindriques a été développé. La singularité des équations sur l'axe a été traitée numériquement tout en maintenant une précision de résolution élevée et l'évolution de la couche limite dans la tuyère est calculée. Une méthode de génération de la turbulence a été mise au point, afin d'obtenir des niveaux de fluctuations élevés en sortie de buse. Des mesures aérodynamiques et acoustiques ont ensuite été réalisées sur des jets subsoniques et supersoniques, pour construire une base de données servant à la validation des calculs. Deux jets ronds a Mach 0. 9 ont finalement été simulés. L'un est turbulent en sortie de buse et l'autre est laminaire. Les champs aérodynamiques et acoustiques sont en très bon accord avec les mesures et le taux de turbulence a un effet notable sur le rayonnement des jetsThis work aims at computing directly the noise radiated by round subsonic jets at a high Mach number and a high Reynolds number. A 3D numerical code has been developed, solving the Navier-Stokes equations in cylindrical coordinates using L. E. S. The singularity of the equations has been removed without loss of accuracy and the evolution of the boundary layer inside the nozzle is computed. A high level of turbulence is obtained at the nozzle exit, using a specific approach. Measurements on subsonic and supersonic jets have then been performed to validate the calculations. Two round subsonic jets have finally been computed. The first one is turbulent at the nozzle exit and the other one is laminar. The aerodynamic and acoustic fields are in very good agreement with experimental data. The level of turbulence at the nozzle exit is found to have an important impact on the jet development and on the radiated noise
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Sbai, Abdellah. "Contribution au calcul du flottement d'un avion de transport subsonique dans le domaine transsonique." Toulouse, ENSAE, 1990. http://www.theses.fr/1990ESAE0018.
Full textAbstract:
Cette étude est consacrée à l'évaluation d'un code de calcul aérodynamique et à son exploitation pour la prédiction du flottement d'une voilure. Ce code est basé sur la méthode des petites perturbations transsoniques et utilise le schéma numérique des directions alternées implicites. L'évaluation est réalisée en comparant les résultats de la méthode transsonique à ceux de la méthode des réseaux de doublets, toutes deux développées dans ce rapport. La méthode des petites perturbations transsoniques est exploitée avec l'approximation du premier harmonique. Tous les calculs sont effectués dans les deux régimes: quasi-stationnaire et instationnaire; et, dans ce dernier cas, pour les modes de vibration: tangage et pompage. Les comparaisons effectuées entre les résultats des deux méthodes portent sur les coefficients de pression et ceux de portance. Deux voilures sont considérées dans cette étude, la voilure droite non vrillée, d'épaisseur constante, générée à partir d'un profil symétrique et la voilure en flèche avec vrillage munie de profils supercritiques. Les résultats des deux méthodes concordent dans le domaine subsonique, par contre, des différences importantes apparaissent dans le domaine supercritique. Le principe et la méthode du calcul de flottement par double balayage sont développés. Dans le cas de la voilure en flèche, les caractéristiques modales sont présentées et, après calcul des forces aérodynamiques généralisées, le calcul du flottement donne lieu au tracé des courbes décrivant l'évolution des amortissements et des fréquences des modes, en fonction de la vitesse. L'exploitation de ces courbes montre que la méthode des petites perturbations transsoniques entraine des marges plus élevées au flottement.
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Marteel, Sophie. "Etude aéroacoustique du spectre de raies d'un ventilateur axial en régime subsonique." Valenciennes, 1992. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/16b3c69a-aa2a-48be-98a1-ac403fea8c7a.
Full textAbstract:
Ce travail consiste dans l’étude, pour un ventilateur axial, des phénomènes aérodynamiques susceptibles de générer des raies acoustiques à la fréquence de passages des pales et à ses harmoniques et les essais sont réalisés pour le point d’adaptation. Un modèle de prédiction, qui permet le calcul de la pression acoustique pour la fréquence de passage des pales et ses harmoniques, a été élaboré par Lowson. Il repose sur le rayonnement sonore des forces instationnaires en mouvement circulaire agissant sur les aubages dont l’amplitude, décomposable en série de Fourier, dépend de la valeur de la force stationnaire. Les forces sont évaluées par une loi de puissance inverse. La distribution volumique des forces est remplacée par une force résultante F que l’on décompose en une force axiale et une force tangentielle. Dans le modèle de Lowson, l’évaluation des forces instationnaires nécessite la connaissance du profil des vitesses moyennes au refoulement du ventilateur. Dans le cadre de cette étude, nous évaluons expérimentalement le niveau des forces fluctuantes. Les pales du ventilateur étudié sont équipées de capteurs de pression ce qui permet la détermination de la force résultante d’où une confrontation possible entre l’évaluation de Lowson et les résultats expérimentaux. Parallèlement aux mesures des forces, on effectue la mesure du niveau de pression sonore émis à la fréquence de passage des pales et à ses harmoniques ce qui permet de confronter les niveaux sonores réels avec ceux estimés soit en utilisant l’évaluation des forces de Lowson soit en utilisant nos résultats expérimentaux.
5
Biolchini, Romain. "Etudes des effets de température sur le bruit de jet subsonique par simulation des grandes échelles." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEC064.
Full textAbstract:
Ces travaux de recherche sont consacrés à l’étude des effets de température sur le développement aérodynamique et l’acoustique rayonnée d’un jet subsonique par simulation des grandes échelles. Ces simulations sont réalisées avec un solveur 3D résolvant les équations de Navier-Stokes compressibles par une approche Volumes Finis. De plus, des schémas de discrétisation spatiale et d’intégration temporelle peu dissipatifs et peu dispersifs sont utilisés pour permettre l’étude des phénomènes acoustiques. La propagation acoustique est réalisée grâce à l’analogie acoustique de Ffowcs-Williams et Hawkings.Dans un premier temps, une configuration de jet simple est étudiée. Deux points de fonctionnement sont simulés. Dans les deux simulations, la vitesse d’éjection est fixée avec un nombre de Mach acoustique M=0.9 et seule la température du jet est modifiée. Pour les deux simulations les nombres de Reynolds sont supérieurs à 105. Pour valider la méthodologie de calcul, l’aérodynamique et l’acoustique ont été comparées avec succès à des données expérimentales. Une étude plus approfondie sur les effets induits par la température sur la distribution azimutale et l’émergence de nouvelles sources acoustiques est également menée. Dans un second temps, une tuyère représentative de l’arrière corps de moteur d’avion civil est considérée. La méthodologie de calcul appliquée sur cette géométrie est identique à celle utilisée sur les jets simples flux. Deux simulations sont réalisées en gardant les vitesses d’éjection constantes et en ne modifiant uniquement la température d’éjection du flux primaire (multipliée par un facteur 2). Les différences observées entre les deux simulations sont moins importantes que pour le cas simple flux. Cependant, le rayonnement acoustique amont est influencé significativement par la différence de température. Dans le cas froid, des ondes acoustiques remontant l’écoulement sont observées au centre du jet et rentrent en interaction avec le corps central. Ce phénomène n’est pas observé pour le cas le plus chaud, expliquant ainsi les différences sur le rayonnement acoustiqueIn this PhD thesis, the effects of temperature on aerodynamic development and acoustic radiation of subsonic jets are studied. This is done thanks to 3D compressible Large Eddy Simulations with low dissipative and dispersive numerical schemes that propagate the acoustic waves properly. The far-field noise is then determined with the acoustics analogy proposed by Ffowcs-Williams and Hawkings.First, single round jets are studied. Two operating points are computed: an isothermal jet and a hot jet with an exhaust temperature twice the one of the ambient air (Tj = 2T0). The comparison of both cases is based on a similar exhaust velocity. In both cases, Reynolds number based on the nozzle diameter is above 105. To validate numerical methodology, aerodynamic and acoustic results are successfully compared against experiments. Further analyses are conducted to highlight the new acoustic sources that result from the temperature increase and the effects on the azimuthal mode distribution.Secondly, a more complex geometry representative of a real turbofan engine is considered, including two streams and the plug. The same methodology as the one used for the single jet nozzle is applied. Again, two simulations are computed where the exhaust velocities of both streams are kept constant and only the exhaust primary stream temperature is modified (multiplied by two). Differences on aerodynamic development are less important than the ones observed on single stream jets. However, the upstream acoustic radiation is significantly influenced by the modification of the exhaust temperature. In the colder case, upstream acoustic trapped waves are evidenced in the core jet and interact with the plug. This phenomenon is not reproduced when the primary stream is heated and explains the observed differences on the acoustic radiation
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Fauchier, Christian. "Etude numérique et expérimentale de l'écoulement turbulent et des fluctuations de pression pariétale en aval d'un diaphragme en régimes subsonique et supersonique." Aix-Marseille 2, 1998. http://www.theses.fr/1998AIX22078.
Full textAbstract:
L'étude présentée dans ce mémoire concerne la caractérisation des fluctuations de pression pariétale en aval d'un diaphragme axisymétrique, avec et sans adjonction d'un clapet, en régimes subsonique et supersonique. Le cadre général de ce travail est la caractérisation du bruit génère par les régulateurs de pression. Le but de cette étude numérique et expérimentale est de définir des paramètres issus des simulations numériques de l'écoulement, pouvant servir d'échelles caractéristiques des fluctuations de pression mesurées expérimentalement. L'objet de la partie numérique est d'utiliser, après validation, un code de calcul compressible, afin de simuler l'écoulement turbulent a travers un diaphragme pour les deux régimes. Il est alors démontre que le code rampant permet, en employant le modèle de turbulence k-epsilon, de retrouver les principales caractéristiques de l'écoulement, notamment la présence de cellules de choc en régime supersonique. Au niveau expérimental, des mesures de fluctuations de pression pariétale sont réalisées en aval d'un diaphragme pour les deux régimes, ainsi que des visualisations par ombroscopie des cellules de choc en régime supersonique. La localisation des sources de pression fluctuante est réalisée à partir de l'étude des vitesses de phase. Il est propose une méthode d'adimensionnement des mesures des pressions fluctuantes par des paramètres turbulents issus des simulations numériques. On démontre alors que ces échelles permettent de quantifier et de prédire les fluctuations de pression d'origine turbulente en régime subsonique, dans un domaine fréquentiel ou sont exclus les modes acoustiques transverses. Une etude similaire est ensuite conduite dans le cas plus réel du régulateur axial. La connexion entre résultats expérimentaux et numériques en régimes subsonique et supersonique permet alors de confirmer la validité de la méthode d'adimensionnement.
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El, Hadjen Hakim. "Propagation des ondes acoustiques dans les turbomachines à écoulement subsonique." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00551289.
Full textAbstract:
De nos jours, les fabricants font face à un nouveau défit : concevoir des turbomachines à la fois performantes et à faible niveau sonore. Il convient donc de prévoir avec précision le champ sonore généré par le fonctionnement de ces machines. Le but de ce travail est de développer un solveur-2D capable de prédire efficacement la propagation des ondes acoustiques (bruit) générées par les turbomachines à écoulement subsonique, la machine étudiée est un ventilateur centrifuge composé d'un rotor et d'un stator. Afin de relever ce défit, le développement d'une méthode numérique d'ordre élevé est plus que nécessaire. La démarche retenue est basée sur la méthode des volumes finis avec approximation par moindres carrés mobiles (FV-MLS) pour résoudre les Equations d'Euler Linéarisées autour d'une solution stationnaire. Une matrice masse est définie afin de préserver l'ordre de notre méthode, une procédure d'intégration du temps implicite est employée avec un solveur de résolution des équations algébriques basé sur la méthode GMRES préconditionnée. La méthode ainsi proposée permet la reconstruction directe des flux en utilisant des pochoirs (stencil) compacts, sans introduire de nouveaux degrés de liberté, ce qui est un réel avantage par rapport aux méthodes déjà existantes.
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Al, Ashtar Tarif. "Contribution à l'étude des interactions aérodynamiques entre des ailes rectangulaires et un fuselage de révolution." Toulouse, ENSAE, 1990. http://www.theses.fr/1990ESAE0015.
Full textAbstract:
Le contexte général du travail est celui des interactions aérodynamiques entre fuselage et ailes rectangulaires de très faible allongement, rencontrées sur les missiles. L'aile, étudiée d'abord isolée, est à profil rectangulaire et les différentes analyses qualitatives et quantitatives de la structure de l'écoulement, mettent en évidence l'importance des phénomènes tourbillonnaires qui entraînent un comportement non linéaire. La modélisation semi-empirique, proposée pour le calcul du coefficient de portance de l'aile isolée, tient compte des lois du type corps élances et ligne portante, corrigées par un terme non linéaire. La seconde partie décrit la physique des phénomènes d'interaction à partir de l'étude experimentale qui consiste à mesurer séparement les efforts sur le fuselage et sur l'aile. L'évolution des efforts est étudiée en fonction du rayon du fuselage cylindrique, de l'envergure et de la corde de l'aile, dans le but de définir l'influence de chacun de ces paramètres géométriques sur le phénomène d'interaction. A partir des observations et des différentes comparaisons qui en résultent, des modèles semi-empiriques de calcul des coefficients de portance, qui tiennent compte des interactions, sont proposés suite à une analyse dimensionnelle.
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Coiffet, Francois. "Etude statistique du champ de pression à proximité des jets axisymétriques turbulents à haut nombre de Reynolds." Phd thesis, Université de Poitiers, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00144345.
Full textAbstract:
Le champ proche des jets est une zone où cohabitent des contributions de pression de nature hydrodynamique et acoustique. Leurs caractéristiques sont méconnues, conduisant à une définition controversée des frontières de cette région ainsi qu'à l'impossibilité d'y prédire les niveaux de pression effectivement rencontrés. Cette zone présente un fort intérêt pour l'étude de la dynamique du jet ainsi que pour celle du rôle que peuvent jouer les structures cohérentes dans les mécanismes de génération de bruit aéroacoustique. L'étude présentée ici porte sur un jet subsonique, de nombre de Mach Mj=0,3, et un jet supersonique, Mj=1,4. Elle s'appuie sur des mesures acoustiques en champs proche et lointain ainsi que des mesures de pression champ proche synchrones à des mesures de vitesse dans l'écoulement par vélocimétrie laser à effet Doppler (LDV). Une interaction forte entre les deux contributions de pression est mise en évidence par des pertes de cohérence importantes. Ce phénomène, dont un modèle est proposé, permet de définir précisément la frontière du champ proche par le produit du nombre d'onde et de la position radiale kr=1,3. L'analyse par décomposition orthogonale aux valeurs propres (POD), sur la base de laquelle est également proposée une méthode de normalisation des données, montre le caractère très cohérent du champ de pression proche à basse fréquence ainsi que l'importance de la prise en compte des contributions azimutales. Une séparation des contributions hydrodynamique et acoustique de pression est obtenue grâce à un filtrage POD. La champ de pression instantanée est déterminé sur une surface entourant le jet grâce à une extension au domaine spectral de l'estimation stochastique linéaire (LSE). Ces données sont utilisées pour estimer le rayonnement acoustique du jet par une formulation intégrale de Kirchhoff ainsi que pour extraire la structuration tridimensionnelle de l'écoulement.
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Bonamy, Cyrille. "Analyse expérimentale de l'aérodynamique proche paroi et modélisation du bruit de bord de fuite d'un profil d'aile en écoulement subsonique." Phd thesis, Ecole Supérieure d'Ingénieurs de Poitiers - ESIP, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00193029.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l'étude expérimentale des mécanismes de génération de bruit de bord de fuite, notamment large bande, résultant de la diffraction des ondes hydrodynamiques sur le bord effilé d'un profil en écoulement en vue de leur modélisation. A cet effet, l'examen détaillé de la dynamique des grandeurs aérodynamiques caractéristiques du phénomène (fluctuations de la pression pariétale et de la vitesse) a été mené au voisinage proche d'un profil d'aile de type Naca 0012. Il a ainsi été possible de déterminer expérimentalement la statistique du champ de pression pariétale, et notamment le spectre en nombres d'ondes des fluctuations de pression pariétale représentatif de la dynamique de la turbulence dans la couche limite, donnée essentielle à l'évaluation du champ acoustique rayonné. Des modèles de la statistique du champ de pression pariétale tirés de la littérature (Corcos, Chase) ont ensuite pu être calés et validés, et finalement utilisés pour la modélisation du bruit de bord de fuite du profil.Enfin, des mesures de la pression acoustique rayonnée réalisées en soufflerie anéchoïque ont permis de préciser les potentialités et limitations du modèle aéroacoustique développé. Le modèle statistique de pression pariétale proposé par Chase s'est avéré à même de représenter correctement l'influence des principaux paramètres du problème (nombre de Reynolds, incidence du profil), de même qu'il a clairement été mis en évidence la nécessité de prendre correctement en compte la condition de Kutta.
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Koehl, Arnaud. "Modélisation, observation et commande d'un drone miniature à birotor coaxial." Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00709015.
Full textAbstract:
Les drones miniatures à voilures tournantes tendent aujourd'hui à devenir les nouveaux outils du fantassin, grâce à la polyvalence des missions auxquelles ils peuvent être employés. Leur principal atout concerne leur capacité à combiner le vol stationnaire et le vol de translation rapide, dans des environnements étroits et encombrés. Nous proposons ici l'étude d'un nouveau concept de drone atypique appelé GLMAV (Gun Launched Micro Air Vehicle), qui consiste à amener un véhicule hybride projectile/drone très rapidement sur un site d'intérêt éloigné, en utilisant l'énergie fournie par une arme portable. La première tâche concerne la modélisation aérodynamique du GLMAV. L'identification paramétrique du modèle aérodynamique est alors réalisée à partir de données expérimentales d'efforts, que nous pouvons a priori quantifier par un critère algébrique d'excitabilité persistante. Nous proposons ensuite des techniques de filtrage, afin d'estimer les paramètres anémométriques inconnus mais nécessaires pour connaître l'environnement aérodynamique dans lequel l'engin évolue. De plus, pour palier à la défaillance de capteurs embarqués et qui peuvent affecter l'information de vitesse linéaire après le tir, nous proposons un estimateur d'ordre réduit de la vitesse linéaire. Dans ces deux problèmes d'estimation, nous prouvons la stabilité des observateurs proposés. Enfin, nous proposons une structure de commande pour la stabilisation de l'engin en vol quasi-stationnaire à partir d'un modèle de synthèse linéaire. Les efficacités des méthodes proposées sont illustrées par des résultats de simulations numériques et des essais expérimentaux
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Koehl, Arnaud. "Modélisation, observation et commande d'un drone miniature à birotor coaxial." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0010.
Full textAbstract:
Les drones miniatures à voilures tournantes tendent aujourd'hui à devenir les nouveaux outils du fantassin, grâce à la polyvalence des missions auxquelles ils peuvent être employés. Leur principal atout concerne leur capacité à combiner le vol stationnaire et le vol de translation rapide, dans des environnements étroits et encombrés. Nous proposons ici l'étude d'un nouveau concept de drone atypique appelé GLMAV (Gun Launched Micro Air Vehicle), qui consiste à amener un véhicule hybride projectile/drone très rapidement sur un site d'intérêt éloigné, en utilisant l'énergie fournie par une arme portable. La première tâche concerne la modélisation aérodynamique du GLMAV. L'identification paramétrique du modèle aérodynamique est alors réalisée à partir de données expérimentales d'efforts, que nous pouvons a priori quantifier par un critère algébrique d'excitabilité persistante. Nous proposons ensuite des techniques de filtrage, afin d'estimer les paramètres anémométriques inconnus mais nécessaires pour connaître l'environnement aérodynamique dans lequel l'engin évolue. De plus, pour palier à la défaillance de capteurs embarqués et qui peuvent affecter l'information de vitesse linéaire après le tir, nous proposons un estimateur d'ordre réduit de la vitesse linéaire. Dans ces deux problèmes d'estimation, nous prouvons la stabilité des observateurs proposés. Enfin, nous proposons une structure de commande pour la stabilisation de l'engin en vol quasi-stationnaire à partir d'un modèle de synthèse linéaire. Les efficacités des méthodes proposées sont illustrées par des résultats de simulations numériques et des essais expérimentauxThe miniature rotary wing UAVs are now tending to become the new tools of the soldier, with the versatility of missions they can be used. Their main advantage concerns their ability to combine the hovering and translational fast flight in narrow and congested environments. We propose the study of a new and atypical UAV concept called GLMAV (Gun Launched Micro Air Vehicle), which must bring a hybrid projectile/UAV very quickly on a site of interest, using the energy delivered by a portable weapon. The first task concerns the modelling of the aerodynamic GLMAV model. The parametric identification of the aerodynamic model is then realized from experimental load data, that can be a priori quantified by a persistent-excitability-algebraic-criterion. We then propose two filtering techniques to estimate the unknown aerodynamic parameters but needful to determine the aerodynamic environment in which the vehicle operates. In addition, to compensate the failure of embedded sensors that can affect the linear speed information after the shooting, we propose a reduced-order estimator to conserve a good linear speed information. In both estimation problems we prove the stability of the proposed observers. Finally, we propose a control scheme for the stabilization of the aircraft in the quasistationary flight mode from a linearized GLMAV model. The efficiencies of the proposed methods are illustrated through numerical results and experimental tests
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Desvigne, Damien. "Bruit rayonné par un écoulement subsonique affleurant une cavité cylindrique : caractérisation expérimentale et simulation numérique par une approche multidomaine d'ordre élevé." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00589006.
Full textAbstract:
Le bruit de cavité est un phénomène très fréquent dans le domaine des transports aériens.Il survient notamment lors de l'approche à l'atterrissage, où des interactions entre la cellule de l'aéronef et l'écoulement sont à l'origine de fortes émissions tonales. Il devient dès lors une source de pollution acoustique non-négligeable pour les populations résidant à proximité de zones aéroportuaires. Les études numériques et expérimentales décrites jusqu'à présent dans la littérature abordent essentiellement le cas des cavités rectangulaires. Pourtant, les cavités rencontrées en pratique dans l'industrie aéronautique impliquent des géométries souvent plus complexes. Lorsque ces cavités sont soumises à une excitation de nature aérodynamique, leur spécificité géométrique conduit le plus souvent à des réponses acoustiques assez éloignées des estimations issues de modèles académiques construits sur l'observation de cavités rectangulaires. Quelques travaux seulement abordent le cas des cavités cylindriques.Ce travail est consacré à l'étude aéroacoustique des cavités cylindriques, à l'initiative d'Airbus. Il s'inscrit dans le cadre du projet AEROCAV soutenu par la Fondation de Recherche pour l'Aéronautique & l'espace (FRAE). Son objectif est de déterminer les mécanismes impliqués dans les émissions acoustiques intenses et tonales pour les configurations étudiées.Une première partie présente les résultats expérimentaux issus des campagnes de mesures menées dans la soufflerie anéchoïque du Centre Acoustique du LMFA et de l'école Centrale de Lyon. Un modèle semi-empirique, reposant sur l'hypothèse d'une résonance acoustique pilotée par les instabilités présentes dans la couche de cisaillement à l'ouverture de la cavité,est construit à partir du modèle d'Elder (1978). Le modèle permet d'estimer les fréquences susceptibles de dominer l'acoustique rayonnée en champ lointain à partir de la donnée du champ moyen de vitesse longitudinale, que l'on mesure dans le plan de l'écoulement par Vélocimétrie par Imagerie des Particules (PIV).Une seconde partie est destinée au calcul direct du bruit rayonné par un écoulement laminaire ou turbulent affleurant une cavité cylindrique de référence. Il consiste à calculer le champ acoustique directement à partir de la résolution des équations tridimensionnelles de la mécanique des fluides. Le solver Alesia est présenté dans une version modifiée et adaptée à la mise en oeuvre d'une approche multidomaine d'ordre élevé faisant intervenir plusieurs maillages se recouvrant. Des techniques d'interpolation sont spécifiquement développées en vue d'assurer une communication bidirectionnelle entre les différents maillages, malgré des contraintes géométriques fortes. Un modèle d'excitation de l'écoulement est aussi développé afin de disposer de fluctuations dans l'écoulement incident, pour le cas turbulent. Ces deux points font l'originalité des calculs réalisés.Les simulations, menées sur une cavité de rapport d'aspect géométrique égal à 1 et soumise à un écoulement incident à Mach 0.2, montrent que le rayonnement acoustique peut être fidèlement reproduit numériquement. La couche de cisaillement est caractérisée par la présence de deux larges structures tourbillonnaires s'amplifiant lors de leur convection. Leur présence s'accompagne de fortes fluctuations de vitesse à l'origine d'un débit aérodynamique de fluide à l'ouverture qui excite la cavité acoustiquement. Une résonance forcée s'établit dans celle-ci, excitant la couche de mélange au voisinage du point de séparation. Ce couplage auto-entretenu est à l'origine du rayonnement acoustique intense et fortement tonal de la cavité. Il s'établit à une fréquence proche de la fréquence prédite par le modèle semi-empirique développé.
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Magnier, Pierre. "Etude expérimentale du contrôle d'écoulements aérodynamiques subsoniques par action de plasmas froids surfaciques à pression atmosphérique." Phd thesis, Université d'Orléans, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00264817.
Full textAbstract:
Le contrôle actif des écoulements aérodynamiques est l'un des enjeux majeurs actuellement en aérodynamique afin de réduire la traînée, augmenter la portance, contrôler les instabilités. Dans ce contexte, l'objet de ce travail est d'utiliser des actionneurs plasmas en caractérisant leurs propriétés physiques et leurs effets sur des écoulements. Deux configurations ont été utilisées : les décharges surfaciques "couronne" et "à barrière diélectrique" (DBD). Des mesures électriques et optiques montrent que ces plasmas sont une succession de micro-décharges. Le "vent ionique" induit par ces actionneurs est instationnaire, de faible vitesse (quelques m/s) et fortement dépendant des configurations géométriques et électriques. Cette propriété mécanique a été utilisée pour modifier la couche limite se développant sur une plaque plane puis sur des profils d'aile. Une succession de DBD a permis de déclencher précocement la transition laminaire-turbulente de la couche limite. Les décollements de bord d'attaque de l'écoulement de profils ont été retardés voire supprimés. Enfin, de nouveaux types d'actionneurs sont développés : une DBD alimentée par une haute tension impulsionnelle et des jets de plasmas perpendiculaires à la paroi.
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Guerder, Jean-Yves. "Influence de l'injection d'eau sur l'émission acoustique de jets d'air subsoniques froids." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1994. http://www.theses.fr/1994ECDL0023.
Full textAbstract:
L'injection d'eau en grande quantité dans les jets des moteurs fusées est une technique utilisée pour tenter de réduire les niveaux sonores intenses créés dans la phase de décollage des lanceurs spatiaux. L'emploi de cette technique est en grande partie empirique, étant donnée la complexité de la situation et de la méconnaissance des mécanismes mis en jeu. Aussi une recherche coordonnée avec le CNES et l'ONERA a-t-elle été entreprise sur des configurations simples d'écoulement (jets libres) afin de dégager les divers mécanismes, dont les effets acoustiques peuvent être antagonistes et de proposer des configurations "optimales" d'injection. Deux idées de mécanismes conduisant à une réduction du niveau sonore émis par un jet viennent immédiatement à l'esprit : la réduction de la vitesse du jet de gaz par transfert de quantité de mouvement avec la phase liquide et la réduction de la température du jet par vaporisation. Dans une première étape et afin de dissocier les effets, l'influence de l'injection a été testée sur des jets subsoniques froids. En jet subsonique une étude complète des caractéristiques acoustiques a été effectuée en chambre sourde : niveaux globaux, spectres et directivités ont été mesurés pour différentes conditions d'injection. Pour la configuration optimale, on a relevé un gain global de 2dB. L'analyse spectrale a montré que la réduction de bruit s'effectue sur une large gamme de fréquences. Des mesures aérodynamiques par granulométrie laser Doppler ont permis de vérifier que la vitesse moyenne de l'écoulement était bien réduite selon le concept de transfert de quantité de mouvement entre les deux phases. Une campagne de localisation de sources par traitement d'antenne focalisée a mis en évidence que l'interaction entre le jet d'air et l'eau injectée était une source de bruit importanteInjecting water in the jets of launchers is a technique used to reduce the intense sound emission at takeoff. The use of this fully empirical due to the complexity of the situation and the misunderstanding of the mechanisms involved. Therefore, a joint research program lead by CNES and ONERA has been undertakenon free jets. Two main mechanisms of noise reduction can be clearly indentified : the reduction of the mean velocity through the exchange of momentum between the gaseous and liquid phases ; the reduction of the jet temperature due to the evaporation of water. The first step has been carried out in order to differentiate between these two mechanisms, whereby the influence of water injection has been tested on cold jets at subsonic speeds. Acoustical quantities have been measured in an anechoic room (overall sound pressure level, spectra and directivity) for different conditions of injection. For the optimal configuration a 2dB noise reduction was obtained ; this reduction occurs for a large frequency range, the maximum gain in the third octave band is around 4dB. Aerodynamics measurements have been made with a Phase Doppler Particle Analyser and have demonstrated that the concept of exchange of momentum is correct. In principle this would lead to a significant reduction of the generated noise (according to Lighthill theory), which is not observed in practice. One possible reason to explain this discrepancy is that the interaction of the air jet with the injected water produces a new and powerful source of noise. A source location experiment with a focusing antenna has confirmed that this is the case, especially when water is not injected in form of a spray. In the other hand, the velocity is not reduced for all the jet. A model taking into account this fact has been made using aerodynamics measurements and results of sources location. The noise reduction obtained is significantly less than the reduction expected according to the Lighthill theory : with a ratio of water to air mass flow of 2 the reduction calculated is - 9 dB for an injection at 1 diameter of the nozzle exhaust and - 4 dB for an injection at 4 diameter
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Morinière, Véronique. "Etude des mécanismes aérodynamiques de réduction des bruits de jets subsoniques par injection de masse : analyses globale et spectrale des champs rayonnés." Poitiers, 1996. http://www.theses.fr/1996POIT2260.
Full textAbstract:
Les etudes developpees consistent en la prevision numerique du bruit de jets libres subsoniques soumis a une injection de masse et de sa repartition spectrale. Les objectifs sont d'une part, l'analyse des mecanismes de reduction de bruit de jets par injection de masse, et d'autre part la determination de conditions d'injection conduisant a une reduction sonore. On se place dans le cadre de l'analogie de lighthill, et on considere une turbulence homogene avec un fort cisaillement moyen. La resolution de l'equation de lighthill se fait par une methode integrale, par consequent la modelisation de la turbulence est statistique. On dispose finalement de la puissance acoustique globale, du spectre sonore et de la repartition des sources acoustiques. La puissance acoustique est estimee a partir de la formule de lilley et la repartition des sources sonores est donne par le modele de davies. Le modele numerique du contenu frequentiel de l'emission sonore prend en compte la structure intrinseque de l'ecoulement. De ce fait, le rayonnement acoustique est module par celui des structures a grandes echelles en modelisant le champ turbulent spatio-temporel et en definissant le volume source equivalent. Les grandeurs turbulentes necessaires pour le calcul acoustique sont donnees par un code de calcul base sur le modele de turbulence k-. L'analyse des mecanismes de reduction sonore montre que celle-ci est liee a la turbulence, au cisaillement moyen et a l'intensite des sources acoustiques. On montre ainsi qu'il est possible a partir d'un calcul aerodynamique, base sur le modele k-, et d'une modelisation aeroacoustique de developper des methodes de prevision de bruit qui etendent le champ des applications
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Robin, Xavier. "Contribution expérimentale à l'identification des sources de bruit des jets subsoniques et supersoniques chauds." Poitiers, 2010. http://www.theses.fr/2010POIT2288.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans ce mémoire est relatif au bruit intense émis par le lanceur Ariane V au décollage qui est susceptible d’endommager les charges utiles présentes dans la coiffe du lanceur. L’objectif est d’apporter des éléments nouveaux à la compréhension des phénomènes aérodynamiques à l’origine du bruit émis par les jets subsoniques et supersoniques chauds. Deux études expérimentales sont menées dans ce but. La première s’intéresse à l’influence de la température du jet sur le rayonnement sonore en champ lointain. Les informations concernant les fluctuations de température dans de tels écoulements sont difficiles à obtenir. C’est pourquoi une méthode expérimentale innovante, la Fluorescence Induite par Laser Plan (PLIF) avec acétone, est testée sur des écoulements faiblement subsoniques afin de mieux cerner les possibilités et les limites de la technique. L’application à des écoulements de nombre de Mach plus importants est ensuite discutée. L’autre étude expérimentale est réalisée au banc MARTEL sur deux jets supersoniques chauds, simulant les conditions du lanceur Ariane V au décollage. Les deux jets ont des conditions génératrices équivalentes, mais l’un est adapté et l’autre est non-adapté. L’objectif est de mettre en évidence l’influence des cellules de choc sur le champ sonore rayonné et d’étudier les mécanismes sources de bruit. A cet effet, une méthode causale reliant les fluctuations de vitesse au sein de l’écoulement et le bruit mesuré en champ lointain est appliquée. Les corrélations uʹ-pʹ mettent en évidence une relation forte entre certaines zones des écoulements et le champ sonore rayonné à des angles d’observation proches de l’axe des jets, à savoir les zones de mélange situées à la fin du cône potentiel et les couches de mélange mais aussi la zone supersonique et les cellules de choc pour le jet non-adaptéThe Ariane V launcher undergoes a loud and intense noise during takeoff which could be responsible of damages for satellites inside the upper section of the launcher. For this reason, the French National Space Agency CNES takes in place a scientific program to better understand and decrease noise generation. The present work is based of a fundamental research to give some elements for the understanding of noise generation in hot subsonic and supersonic jets. Two points are developed here. The first study concerns the influence of temperature on jet noise. Indeed, the question to know how temperature influences noise generation is particularly discussed today. A technique called Planar Laser Induced Fluorescence (PLIF) with acetone is used to evaluate temperature fluctuations in hot subsonic flows. The use of this method in flows at higher Mach numbers is then discussed. An other experimental study in supersonic hot jets is led. The goal is to determine if an over expanded jet generates an acoustic field different from that of an ideally expanded jet at the same generating conditions. Two supersonic jets having the same generating conditions but one of them is adapted and the other is an overexpanded shocked jet. A causality method is used to evaluate the relationship between velocity fluctuations (measured by LDV) and far-field radiated noise. Different areas of the two jets are related with sound pressure located near the jet axis: the region near the end of potential core and the shear layers but also the supersonic core of the jets and the shock cells of the shock jet
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Popescu, Dumitru. "Nouvelle implémentation de la procédure DATCOM pour le calcul des coefficients aérodynamiques et des dérivées de stabilité dans le domaine subsonique de vol." Mémoire, École de technologie supérieure, 2009. http://espace.etsmtl.ca/74/1/POPESCU_Dumitru.pdf.
Full textAbstract:
Ce mémoire propose une nouvelle implémentation dans l'environnement Matlab de la
procédure USAF Stability and Control DATCOM. L'objectif principal est de créer un outil
informatique dédié au calcul analytique des coefficients aérodynamiques et des dérivées de
stabilité d'un aéronef à voilure fixe qui répond aux exigences de l'activité de recherche
poursuivie dans le cadre du laboratoire LARCASE de l'École de technologie supérieure. Le
nouveau code, appelé FDerivatives, offre une alternative améliorée et conviviale à l'ancienne
version publique du logiciel Digital DATCOM et couvre, pour le moment, le domaine de
vitesses subsoniques. D'un point de vue méthodologique, ce mémoire aborde une démarche
qualitative et privilégie la présentation des approches que nous avons utilisées afin de
produire un outil de calcul des coefficients aérodynamiques et des dérivées de stabilité, à la
fois modem, convivial, ouvert et évolutif Pour les fonctions principales de calcul, un modèle
général d'implémentation à été élaboré et appliqué pour toutes les méthodes de calcul
utilisées dans le code. Ceci permet de remplacer facilement les méthodes de calcul
implémentées, d'ajouter des nouvelles méthodes et simplifie les travaux de dépannage du
code. Également, nous avons mis au point un procédé pour la valorisation systématique des
diverses nomogrammes présentes dans la procédure DATCOM, mettant au profit les outils
d'interpolation de Matlab. Une interface graphique a été conçue et testée, et sur laquelle
l'utilisateur peut réaliser la plupart des commandes avec la souris en « cliquant » sur
différents boutons et icônes. Par rapport aux limites d'applicabilité du logiciel Digital
DATCOM, le code FDerivatives apporte plusieurs améliorations. Ainsi les possibilités de
calcul du nouvel code ont été étendues aux voilures à profil aérodynamique variable tout
comme aux ailes à flèche négative. Également, les contributions aérodynamiques des
nacelles de moteur sont prises en compte. Des approches différentes quant au calcul de la
traînée et du moment de tangage de l'aéronef ont permis de raffiner les résultats concemant
le coefficient de traînée et d'améliorer d'une manière notable ceux du coefficient de moment
de tangage. L'utilisation des coordonnées 3D à l'échelle de l'avion ont permis de réduire
remarquablement, par rapport au logiciel Digital DATCOM, le nombre de paramètres
géométriques nécessaires comme données d'entrée pour le code. Une méthode originale de
calcul du rayon du bord d'attaque pour un profil aérodynamique a été mise au point, validée
et implémentée dans le code. Le code a été testé et validé pour des aéronefs en différentes
configurations et les résultats obtenus ont été présentés en comparaison avec les résultats
expérimentaux et ceux du code Digital DATCOM, démontrant ainsi les avantages du
nouveau outil.
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Deniau, Hugues. "Calcul d'écoulements supersoniques pour résolution des équations de Navier-Stokes parabolisées : modélisation de la turbulence, traitement des poches subsoniques." Toulouse, ENSAE, 1996. http://www.theses.fr/1996ESAE0001.
Full textAbstract:
Dans le cadre de la prévision d'un écoulement supersonique par résolution des équations de Navier-Stokes Parabolisées (PNS), trois thèmes sont successivement abordés. Moyennant un traitement particulierdu gradient de pression longitudinal, le système PNS est de nature hyperbolique-parabolique. Une méthode de marche en espace a été envisagée. La discrétisation de la partie convective est essentielle pour assurer la robustesse et la précision du schéma. L'utilisation de schémas décentrés de type Roe dans la région subsonique s'avère très intéressante pour la robustesse et n'engendre pas de perte de précision. Le second thème concerne la modélisation de la turbulence avec pour double objectif de tester des modèles de turbulences éprouvés (aspect industriel) et d'étudier des modèles élaborés et récents (aspect recherche). Après avoir identifié les lacunes des modèles algébriques, une comparaison des performances des modèles à deux équations de transport à une ou deux couches ou aux tensions de Reynolds sur les plans numérique et relatif à la qualité des résultats est présentée. Un traitement de la région de proche paroi permettant de réduire la sensibilité au maillage monocouches a été développé. Pour les modèles aux tensions de reynolds, l'accent porte sur la rpise en compte des effets de paroi dans la modélisation des termes sources des équations de transport et plus précisément du terme de redistribution d'énergie. Deux grandes familles de modèles ont ainsi été identifiées selon la nature de l'amortissement pariétal. En dépit d'une plus faible robustesse, les modèles aux tensions de Reynolds se sont révélés mieux à même de prévoir un écoulement tourbillonnaire. Les différents modèles ainsi que les modifications apportées ont été testés dans le cas d'un écoulement se développant sur un ogive-cylindre. Enfin, le dernier thème concerne le traitement des zones subsoniques étendues. Une procédure mixte permettant de calculer un écoulement par résolution des équations de Navier-Stokes ou PNS a été développé. La détection automatique des zones de l'écoulement où les hypothèses de parabolisation ne sont plus valables a nécessité la mise au point de critères.
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Nouri, Hussain. "Etude expérimentale de l'écoulement et de l'interaction entre deux rotors contrarotatifs subsoniques." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00795114.
Full textAbstract:
Le développement de machines à forte vitesse spécifique et de taille réduite en régime subsonique suscite actuellement une forte demande dans de nombreux domaines industriels. Les machins à rotors contrarotatifs largement étudiées en aéronautique constituent une alternative efficace aux machines conventionnelles offrant de nombreux avantages : réduction de la vitesse de rotation, de l'encombrement radial et une grande flexibilité d'utilisation. Cependant, leur utilisation dans des applications subsoniques courantes nécessite une meilleure compréhension de leur fonctionnement et notamment de l'interaction inter-rotors pour mieux les concevoir. Ce travail a pour objectif d'étudier et de caractériser expérimentalement un étage contrarotatif fonctionnant en conduit, conçu avec le code de conception et d'analyse pour rotor et rotor-stator, MFT auquel on a implémenté une méthode de conception simple et rapide pour dessiner le rotor aval. On analyse en particulier l'effet de la distance axiale entre les rotors et l'effet du rapport de leur vitesse. Il met en évidence une nette amélioration des caractéristiques et du rendement global par rapport à une machine conventionnelle. Par ailleurs, plusieurs aspects de l'interaction entre les rotors sont constatés à travers des mesures locales à proximité des rotors. Le présent mémoire s'articule autour de quatre parties : conception d'un étage rotor-stator et d'un étage contrarotatif ; conception du dispositif expérimental normalisé, AERO²FANS pour les mesures de performances globales et locales instationnaires ; caractérisation et comparaison des deux étages et validation de la conception de MFT; enfin, étude des effets de la distance axiale et du rapport des vitesses sur les performances globales et locales.
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Boucinha, Vincent. "Etude de l'écoulement induit par une décharge à barrière diélectrique surfacique : contribution au contrôle des écoulements subsoniques par actionneurs plasmas." Phd thesis, Université d'Orléans, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00501829.
Full textAbstract:
La réduction de la résistance à l'avancement par des techniques de contrôle active sera une nécessité d'importance croissante dans les années à venir pour le secteur des transports. Cette thèse fait partie d'une nouvelle voie de recherche consistant à utiliser des décharges plasmas à pression atmosphérique pour modifier les écoulements en vue d'améliorer les performances aérodynamiques (diminution de la traînée et augmentation de la portance). L'actionneur retenu est une décharge à barrière diélectrique surfacique avec un diélectrique composé d'une combinaison de deux matériaux polymères souples. L'écoulement induit par l'actionneur plasma, appelé vent ionique, est d'abord étudié expérimentalement dans l'air au repos en fonction du régime de la décharge. Une loi empirique liant la vitesse du vent ionique à la tension et à la fréquence de l'alimentation est proposée. De cette loi se dégagent une vitesse et une longueur caractéristiques utilisées pour prédire les principales propriétés du jet de paroi induit en aval de la décharge (lois d'échelle). L'efficacité de l'actionneur est ensuite testée en soufflerie subsonique pour trois configurations aérodynamiques de complexité croissante : couche limite laminaire non décollée (plaque plane), couche limite turbulente décollée (profil épais) et couche limite décollée 3D (corps de Ahmed, lunette inclinée à 25°). Des résultats significatifs tant sur le plan de la modification de la topologie de l'écoulement que de l'amélioration des efforts aérodynamiques sont obtenus pour des nombres de Reynolds jusqu'à 1,7.106 (35 m/s).