Ecoulement manipulé par un actionneur multi-DBD à potentiels alternés

DBD à potentiels alternés

L actionneur multi-DBD à potentiels alternés présenté dans la partie précédente est utilisé pour o t ôle l oule e t. Celui-ci est composé de trois actionneurs en série dont les arêtes des électrodes exposées sont placées entre 0,615 < xc/c < 0,793. On peut estimer à 7 m/s la vitesse moyenne générée par

l a tio eu et à , W/ la puissa e le t i ue u il o so e. Chaque électrode active est alimentée par un sig al de te sio si usoïdal de kV d a plitude et de f ue e kHz. Le fonctionnement de l actionneur permet de supprimer totalement l oule e t de retour (Figure 145) et de diminuer légèrement l paisseu de la ou he li ite (Figure 146). L i pa t du o t ôle appa aît p og essi e e t de 0,6 < xC/c < 0,8 (Figure 146), dans la zone d i flue e di e te de l a tio eu . E a al de la zo e de o t ôle

(xc/c = 0,8), la vitesse en proche paroi (yc/c = 0,003) est augmentée de 0,15 U0. Cette différence de vitesse

tend à diminuer pour atteindre en yc/c = 0,012 une valeur de 0,06 U0 qui est co se e jus u e c/c = 0,05.

De plus, elle diminue lorsque la itesse da s l paisseu de la ou he li ite tend vers la valeur de la vitesse de l oule e t li e. E ta t o e t e e s l a al, la zone de la couche limite influencée par le contrôle s é a te p og essi e e t de l e t ados. En xc/c = 0,9, la vitesse en proche paroi pour des yc/c < 0,01 ne

7.4 Contrôle d u décollement à un nombre de Reynolds de 1,3106 149

149

Figure 145 : Champ de vitesses longitudinales observé sur la deuxième moitié de l’extrados (U0 = 40 m/s, Re = 1,310

6_{, α = 11,η°, la}

surface de l’extrados est représentée avec un trait noir) lorsque l’actionneur multi-DBD à potentiels alternés est utilisé de façon stationnaire (VAC = 24 kV, FAC = 1 kHz).

Pour des yc/ > , , la itesse de l oule e t est aug e t e de l o d e de % de U0. De la même

manière en xc = 0,99 (Figure 147a , le gai de itesse da s l paisseu de la ou he li ite aug e te e

s loig a t de la pa oi, il de ie t sup ieu à % de U0 pour yc/c > 0,03 et atteint une valeur maximale à yc/c

= 0,06 (11 % de U0 . L i pa t du o t ôle da s le sillage pe et d aug e te la itesse lo gitudi ale de %

de U0 {x/c = 1,15 ; y/c = -0,15} et la vitesse minimale est augmentée de de 5 % de U0 en {x/c = 1,15 ; y/c = -

0,18} (Figure 147(b)).

Figure 146 : Evolution de la composante de vitesse longitudinale au-dessus de l’extrados (U0 = 40 m/s, Re = 1,3106, α = 11,η °) en

7.4 Contrôle d u décollement à un nombre de Reynolds de 1,3106 150

150

Figure 147 : (a) Profil de la composante de vitesse parallèle à l’extrados en xc/c = 0,99 et (b) profil de la vitesse longitudinale dans le

sillage en x/c = 1,15 pour une configuration sans contrôle et contrôlée par un actionneur multi-DBD à potentiels alternés (VAC = 24

kV, FAC = 1 kHz).

L a ti it tou illo ai e Figure 148) dans la zone de faible vitesse a fortement diminuée. La quantité de tourbillons de rotation horaire détectée est divisée par 2,7. Ces tourbillons apparaissent toujours, pour la majeure partie, à des x/c > 0,9. Mais leur présence est limitée à des x/c < 1,03. De la même manière, la quantité de tourbillons de rotation antihoraire détectée est divisée par 4. Leur présence est limitée à 0,99 < x/c < 1,05. Les trois tourbillons détectés pour x/c < 0,8, au niveau des actionneurs, sont très certainement des erreurs dues à la mauvaise qualité des images en proches paroi, qui sont perturbées par la réflexion induite par la présence des trois électrodes active.

Pa appo t à l oule e t o o t ôl , l o se atio de l e gie i ti ue tu ule te Figure 149) o t e u e aug e tatio de leu aleu da s la zo e p o he pa oi sous l i flue e di e te de l a tio eu multi-DBD (0,6 < x/c < 0,8, ≈ , lo ale e t) et une diminution de leur amplitude dans la couche limite e a al de l a tio eu ai si ue da s le sillage de la a uette. La hute de l e gie i ti ue tu ule te au-dessus de l e t ados est li e à la di i utio du nombre de structures générées dans la zone de faible itesse lo s ue l a tio eu a ipule l oule e t. Le contrôle par multi-DBD à potentiels alternés ajoute

u e ua tit de ouve e t o e e ui s oppose au g adie t de p essio adve se p se t au-dessus de l e t ados. E aug e ta t la ua tit de ou e e t o e e p se te da s la ou he li ite, l a tio eu

fait hute l e gie i ti ue tu ule te sa s e odifie la topologie.

Figure 148: Vitesse transversale moyenne et tourbillons de rotation horaire (noir) et antihoraire (rouge) détectés par critère Г1 (calculé

sur une fenêtre de θxθ nœuds et un seuil de 0,7) sur les champs instationnaires utilisés pour calculer le champ de vitesses moyennes avec une séparation manipulée par un actionneur multi-DBD (VAC = 24 kV, FAC = 1 kHz).

7.4 Contrôle d u décollement à un nombre de Reynolds de 1,3106 151

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Figure 149 : Energie cinétique turbulente de l’écoulement (a) non contrôlé (U0 = 40 m/s, α = 11,η°) et (b) contrôlé par un actionneur

multi - DBD à potentiels alternés (VAC = 24 kV, FAC = 1 kHz).

7.5 Conclusion

Le o t ôle d u e s pa atio de o d de fuite (xc/c = 0,95) à des Reynolds de 0,6 et 1,3106 est

p se t da s le as d u NACA do t la t a sitio de la ou he li ite est fo e au i eau du o d d atta ue. Pou e t pe de s pa atio , le d olle e t de la ou he li ite est généralement trop faible pour générer une recirculation massive. L oule e t p se te au o d de fuite u oule ent de retour qui présente une vitesse minimale de -0,02 U0. U e gio d oule e t isaill p opi e à la fo atio de

tou illo s s tend à partir de 85 % de corde. Ces structures ne sont pas transportées dans le sillage de la maquette et ne sont plus détectées lo s ue les ou hes li ites d e t ados et d i t ados, s pa es par la maquette et la zone de recirculation, se rejoignent sous la forme de deux couches cisaillées.

Les résultats obtenus sont fortement dépendant de la position de la séparation naturelle. Pour de

telles o ditio s, l oule e t atu el est diffi ile e t a ipula le lo s ue la a uette e p se te pas de volet en incidence, o e le o t e le t s fai le o e d a ti les p se ts da s la litt atu e pour ce type de configuration. Les objectifs initiaux de ces expériences étaient de supprimer ou de retarder une

séparation présente sur le bord de fuite. Pour ce faire, des actionneurs standards et à multi-DBD à potentiels alternés sont utilisés avec un fonctionnement stationnaire. Ils sont positionnés à 70 % de la corde ou de 60 à 80 % de corde (respectivement). Les résultats montrent que la stratégie adoptée permet de diminuer le gradient de pression adverse. L paisseu de la ou he li ite est di i u e. Da s tous les as, l oule e t de etou a t supp i . U e o e esti atio de l i pa t du o t ôle su l aspe t i stationnaire de la séparation consiste à rechercher des tourbillons au-dessus de l e t ados. Ce it e o t e ue la uantité

7.5 Conclusion

152

de structures générées a fortement diminué mais leur suppression au-dessus de l e t ados est o se e que lors du contrôle par un actionneur multi-DBD à un Reynolds de 0,6106. Les résultats tendent à montrer ue l effi a it du o t ôle est fo te e t d pe da te de la itesse de l oule e t li e et de la ua tit de ou e e t i t oduite pa l a tio eu . Dans le sillage, le déficit de vitesse induit par la maquette est réduit de 16 % à un Reynolds de 0,6106 _{et de 5 % à un Reynolds de 1,3}

106_{. E fi , l a plitude de l e gie}

cinétique turbulente diminue da s le sillage de la a uette sous l effet du o t ôle. Ce i se le li à la réduction du déficit de vitesse, impliquant de plus faibles redistributions de quantités de mouvement dans le sillage proche de la maquette.

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