4 Actionnement en boucle ouverte
4.3 Effets des paramètres des jets sur la déviation du fluide Les différences de gains en pression observés pour les contrôles employés conduisent
à comparer les actionnements directement selon les niveaux de déviation observés. L’effet des paramètres de contrôle sur la déviation du sillage au bord de fuite supérieur est donc analysé en vue de corréler simplement les paramètres d’actionnement des jets avec la déviation et le gain de pression au culot. Cela permettrait de définir une stratégie de contrôle intéressante pour exploiter l’effet de resserrement de la zone de recirculation.
Pour cette étude, le paramètre α est utilisé pour définir la déviation globale au bord du sillage :
ζ = 1
∆x1
Z
sin(|αextr|)dx1 (2.47) Ce nouveau paramètre, à l’image de γp, quantifie par une valeur unique la déviation
(a) (b)
Figure 2.26 – Variations relatives des coefficients ζ et γp, en pourcentage, sous l’effet de l’actionnement en boucle ouverte pour les données de PIV étudiées (V∞= 25 m/s) : (a) courbes de ∆ζ en fonction de trois fréquences d’actionnement et de la pression d’alimentation ; (b) courbes de −∆γp dénotant l’augmentation de pression au culot grâce aux jets.
maximale cumulée dans la zone d’intérêt du modèle. On définit le gain en déviation par rapport au cas naturel (déviation ζ0), en pourcentage, selon :
∆ζ = ζ
ζ0 − 1 (2.48)
D’autre part, pour obtenir des gains positifs pour les contrôles permettant l’augmen-tation de la pression au culot on utilise également le gain en augmenl’augmen-tation de pression au culot −∆γp . On rappelle que ce gain est dérivé de l’écart relatif de coefficient de pression réduit au culot, défini selon l’équation (1.7) rappelée ici :
∆γp = γp − 1 = Cp
Cp0
− 1 (1.7)
Les graphiques de la figure2.26 présentent les évolutions de ∆ζ (a) et de −∆γp (b) pour le contrôle en boucle ouverte des quatre côtés du culot, à 350, 900 et 1050 Hz.
D’après le graphique2.26(a), pour les contrôles à 350 Hz ∈ R1 et à 900 Hz ∈ R3), les valeurs de ∆ζ et de −∆γp montrent des évolutions similaires qui dénotent un même régime de fonctionnement des EVs (cf. figures 2.16 et 2.17). Seule l’amplitude différente des jets semble diminuer l’impact de l’actionnement à 900 Hz par rapport à celui à 350 Hz.
Pour le cas à 1050 Hz, en revanche il semble exister deux régimes, un à basse pression et un à haute pression dans la déviation de la couche de mélange (graphique 2.26(a)).
Section 4. Actionnement en boucle ouverte
tendre vers une asymptote à haute pression alors que l’actionnement à 350 Hz montre des gains qui augmentent quasi-linéairement avec Pi.
D’un autre point de vue, comme le cas à 1050 Hz a la particularité de se trouver au bord du domaine d’utilisation des EVs, des effets liés à la pression Pi apparaissent clairement pour cette fréquence. La relation entre −∆γp et Pi pourrait alors être du même type pour les fréquences 350 Hz et 900 Hz, et particulière pour f = 1050 Hz.
Comme le fonctionnement des EVs est différent selon la fréquence et que les seuls paramètres de contrôle (comme Pi) ne permettent pas de faire correspondre suffisamment les évolutions de γp pour toutes les fréquences d’actionnement, il est envisagé d’employer le débit d’air éjecté par les EVs afin de trouver une échelle permettant de corréler tous les contrôles testés.
Dans une première approche, on utilise les vitesses d’éjection enregistrées lors des caractérisations des EVs (voir figures 2.16 et 2.17). Cependant les vitesses moyennes d’éjection ramenées sous la forme d’un débit volumique à travers toutes les fentes du culot de la maquette surestiment largement le débit de contrôle par rapport à des mesures effectuées lors d’actionnements en boucle ouverte.
Une explication à cette différence pourrait être le fait que lorsque les jets se propagent dans les fentes, le soufflage ne soit concentré que dans un domaine central de la fente (d’aire réduite), mais que l’aspiration emploie la totalité de la surface de la fente disponible.
Pour faire correspondre les différentes valeurs de ζ entre elles malgré les effets fréquentiels et les différences de performance des EVs, on se contente alors d’utiliser la vitesse maximale de soufflage enregistrée pour chaque fréquence d’actionnement. Malgré la brièveté du pic de soufflage, notamment à 1050 Hz, la brusque accélération causée par le jet sur la couche de mélange pourrait être un levier plus déterminant que le débit moyen d’air soufflé dans la modification de la topologie du sillage.
La figure 2.27 présente la mise en corrélation des gains en déviation du sillage (graphique (a)) et des gains en pression au culot (graphique (b)) en fonction de la vitesse
maximale d’éjection mesurée pour chaque couple (f; Pi) (voir figures 2.16 et 2.17). Dans le graphique, (a), on peut voir que la déviation du sillage au bord du culot est fortement corrélée avec la vitesse d’éjection maximale lors de l’actionnement. À cause du nombre limité de points employés, aucun type d’interpolation n’a été tracé. Si la déviation du sillage au début de la couche de mélange est reliée de manière simple avec la vitesse de pic des jets, il serait possible d’affiner la prédiction de la trajectoire de la couche de mélange et contribuer au développement du modèle de couche de mélange présenté en partie 2.
(a) (b)
Figure 2.27 – Mise en relation du paramètre de vitesse maximale de sortie des jets
Vj, max et de : (a) ∆ζ et (b) −∆γp.
gains en pression et la vitesse de pic pour l’ensemble global des points. Cependant, les points pour la fréquence à 350 Hz, en jaune, malgré leur nombre limité s’alignent presque parfaitement. Pour cette fréquence au centre de la zone de résonance R1, il semble qu’une plus grande vitesse de pic soit directement corrélée avec un gain en pression dans le sillage. Il est possible cependant que ces gains ne soient valables que pour l’actionnement pneumatique employé ici avec ses phénomènes de résonance et d’aspiration. Néanmoins, un système d’actionnement pouvant être optimisé pour exploiter les dynamiques de résonance avec de forts pics de soufflage pourrait permettre d’actionner le sillage avec un rendement énergétique très économique.
Les développements précédents n’utilisent qu’un nombre réduit de mesures PIV. Comme cette technique nécessite de nombreux réglages, un temps de post-traitement des données important et, dans le cas du calcul de ζ, une résolution très importante, peu de points de fonctionnement ont pu être exploités ici.
Toutefois, de nombreuses mesures ont été réalisées dans le cadre de l’ANR Activ-ROAD notamment et lors d’autres études sur le sujet. Il serait bénéfique du point de vue de la compréhension des dynamiques de l’écoulement et de l’avancée du modèle des dynamiques des couches de mélange de pouvoir rassembler ces différents essais et de les traiter via des méthodes statistiques et de classification. En extrayant les valeurs de ζ, de débit d’actionnement, de vitesse de pic et de gain en pression, entre autres, des traitements comme l’analyse par composantes principales (ACP) ou les méthodes d’apprentissage par réseaux de neurones, par exemple, pourraient aider à suggérer des relations liant ces différents paramètres entre eux.