[PDF] Etude de lécoulement induit par une décharge à barrière

View - Download Etude de lécoulement induit par une décharge à barrière

Previous PDF

Next PDF

ÉCOLE DOCTORALE SCIENCES ET TECHNOLOGIES

INSTITUT PRISME

présentée par :

Soutenue le

pour obtenir le grade de : Discipline : Aérodynamique et Mécanique des Fluides, Combustion, Thermique

Professeur, Université d'Orléans, PRISME

Directeur de recherche au CNRS,

LEA, Poitiers

Directeur de recherche au CNRS, LAPLACE, Toulouse

Professeur, Université de Poitiers, LEA - Président du jury

Directeur de recherche au CNRS, LAPLACE, Toulouse

Directeur de recherche au CNRS, LEA, Poitiers

Professeur, Université de Nottingham

Chef de Groupe Recherche, Renault

Professeur, Université d'Orléans, GREMI

Professeur, Université d'Orléans, PRISME

Maître de Conférences, Université d'Orléans, PRISME 1 2

Aux instigateurs de la tour rose,

à ceux qui ont déjà su emprunter ses marches,

à ceux qui continuent de les monter...

3 4 " La vie ne raconte pas des histoires.

La vie est chaotique, fluide, aléatoire ;

elle propose une myriade de fins ouvertes, sans ordre » 5 6

Avant-propos >

Cette thèse a été effectuée au sein de l'équipe Ecoulements et Systèmes Aérodynamiques (ESA) de l'Institut PRISME dont la direction revient désormais à Christine Mounaim-Rousselle. Peu coutumière du fait du chef, elle impulse une réelle dynamique au sein du laboratoire dont j'ai pu profiter dans les moments de doute. Je la remercie pour avoir accepté d'assurer la direction de ma thèse en deuxième année, notamment aux détours de ce fameux colloque lisboète. Mes remerciements vont ensuite à Azeddine Kourta qui a bien voulu prendre le relais de la direction en arrivant à l'Université d'Orléans en 2008. Je le suis reconnaissant d'avoir prolongé la confiance

que, jusque là, l'équipe avait bien voulu m'accorder. Il m'a ainsi laissé entière liberté

quant à l'organisation finale de mon travail tout en m'apportant son expérience dans le domaine du contrôle des décollements pour la synthèse de mes résultats. Je remercie également Régine Weber qui a suivi ce travail du début à la fin, de mon apprentissage des principales techniques expérimentales pour l'aérodynamique à

la relecture attentive du manuscrit. Elle n'est pas étrangère à la confiance, la liberté et

la possibilité de formation importante qui m'ont été offertes. Elle m'a toujours permis de considérer la soufflerie comme un réel atelier d'expérimentation et laissé la possibilité de représenter l'équipe au cours de manifestations scientifiques en France et à l'étranger. Elle m'a aussi permis d'encadrer des étudiants en réalisant des vacations, en somme, d'appréhender le métier d'enseignant-chercheur. Egalement présent du début à la fin, Dunpin Hong a su éclaircir la plupart de mes doutes et incertitudes au sujet de la physique des plasmas ; je le remercie pour sa disponibilité, surtout les veilles de colloques... Je suis également reconnaissant envers les deux rapporteurs de mes travaux, Jean-Paul Bonnet et Jean-Pierre Boeuf, qui m'ont fait l'honneur d'accepter d'émettre un avis sur un document à la longueur repoussante dans un délai relativement court. Je les remercie pour toutes les critiques constructives qu'ils ont formulées avant et pendant la soutenance, nous permettant ainsi d'échanger nos points de vue durant de longues minutes. Les autres membres du jury ne sont pas non plus étrangers à la longueur des débats. Pour leur contribution à la critique bienveillante de mes travaux, je remercie vivement Eric Moreau, à l'origine du lancement de la thématique en Europe, Kwing So- Choi, spécialiste des techniques de réduction de frottement et enfin Patrick Gilliéron, dont les essais menés sur le corps de Ahmed avec son équipe m'ont inspiré pour la rédaction de la dernière partie de ce manuscrit. Cette thèse s'est déroulée dans le cadre d'une collaboration avec le CNRT-R2A dont je remercie l'actuel président du bureau, Vincent Herbert. J'ai été

particulièrement sensible à l'intérêt qu'a témoigné le président du comité scientifique à

l'égard de mes travaux, Jean Délery, en me faisant l'honneur de venir assister à la soutenance. L'expérimentation ne peut se faire sans montage, sans bricolage et sans une dose

de créativité. Le sujet sur lequel il m'a été donné de travailler m'a demandé d'être

appliqué, exigeant mais aussi tenace et persévérant ; d'autres personnes m'ont accompagné dans ces efforts... Je tiens ainsi à remercier Stéphane Loyer, gardien de la soufflerie, pour sa disponibilité, sa compétence et sa bonne volonté en toutes circonstances. Il a largement 7 contribué à ce que les meilleurs essais s'accompagnent des meilleures blagues ! J'adresse également mes remerciements aux autres membres de l'équipe ESA tant pour leur apport scientifique que leur soutien moral ; je pense en particulier à Annie Leroy et à Sandrine Aubrun avec qui j'ai pu partagé des moments très plaisants tant au sein qu'en dehors du laboratoire, à Seattle ou Lille notamment. Je suis plus particulièrement reconnaissant envers Romain Joussot avec qui nous avons constitué un parfait binôme pendant près de deux ans. Je le suis gré d'avoir

consacré tant d'énergie aux expériences, à leur mise en place, leur réalisation et leur

discussion ; je lui souhaite bonne chance pour la fin de sa thèse et lui promets que, lui aussi, aura droit à son nom en plasma ! Pour leur contribution à ce travail, je remercie aussi les autres personnes qui ont fait ou continuent de faire partie de l'équipe de recherche orléanaise sur le contrôle par plasma : Pierre Magnier, Binjie Dong, Hervé Rabat, Pierre Audier et Jérôme Pons ; ce dernier m'ayant spontanément faire part de commentaires pertinents pour la rédaction du deuxième chapitre. Finalement, les nombreuses heures passées à créer du vent ionique auront été agrémentées des contributions de plusieurs étudiants de Polytech'Orléans que je remercie aussi : Emilie Sauvage, Quentin Carlier, Yorick Mathias et Yann Recoquillon. Puisqu'il m'est donné l'occasion ici, précieuse, de mettre en avant les personnes qui m'auront permis de joindre l'utile à l'agréable, je souhaiterais remercier l'ensemble des membres de l'ex-LME. En premier lieu les doctorants promus ou en devenir :

Guillaume, qui m'a apporté de réelles bouffées d'oxygène quand l'ozone me montait à la

tête et avec lequel j'ai partagé un savant mélange de détente et d'application dans nos

thèses respectives ; Adrien, auprès de qui je me serais escrimé à faire passer le message

" sans contrôle, la puissance n'est rien » ; Ludo pour son amitié, les échanges tennistiques et sa motivation à organiser des moments festifs en dehors de nos prises de tête scientifiques ; Carole qui m'a fait comprendre qu'elle pouvait faire une thèse en maths sans pour autant savoir compter le temps qu'elle accorde aux autres et à sa famille ; les motoristes, Mathieu et Toni, pour qui l'heure du débrayage arrivera bientôt. L'ambiance particulièrement agréable, voire rare, que l'ensemble des membres

de l'ex-LME contribue à créer a été déterminante pour mon intégration rapide dans le

laboratoire. J'ai été très sensible aux mots de félicitations et d'encouragement que beaucoup m'ont adressé sur un carnet fait de ce fameux diélectrique blanc. Je ne saurais tous les nommer par peur d'en oublier ; ils se reconnaîtront à l'évocation du " qu'est-ce qu'on est mal payé, mais qu'est-ce qu'on rigole ! ». Je tiens finalement à exprimer toute ma reconnaissance à ma famille et belle- famille pour le soutien intangible qu'elle m'a toujours apporté. J'ai été porté par leur présence à la soutenance, ainsi que par celle de Simon, qui plus est, aura contribué à photographier le vent ionique. Je remercie plus particulièrement mes parents pour la liberté qu'ils ont su me laisser dans mes choix universitaires et professionnels, les plus simples à formuler. Ils se sont toujours effacés, discrètement, tout en étant de bon conseil pour m'aiguiller dans mes choix de vie, les plus délicats à formuler. Leur altruisme me portera toujours ; leur abnégation devant les épreuves difficiles me renforcera sans cesse. J'adresse aussi plusieurs clins d'oeil à la cinquantaine de copains qui ont rallié, de toute part, la Montjoie pour un week-end de fin de thèse mémorable. Leur présence et leur réponse positive à l'appel festif m'a sincèrement touché et conforté dans l'idée qu'il était grand temps de passer à autre chose. Au-delà de l'accomplissement d'un dur et long labeur, c'est avant tout la satisfaction d'avoir trouvé un équilibre personnel qui me porte désormais. Mes dernières pensées vont donc tout naturellement à Claudie, qui a su m'accompagner et comprendre mon investissement dans ce défi, autant personnel que professionnel, en 8 me permettant de m'y consacrer pleinement. Ses talents de communicante m'ont également permis de peaufiner la présentation de ce manuscrit et de le rendre dans un délai raisonnable. " Grâce » à cette thèse, nos dimanches matins perdus dans l'Alfama ont été remplacés par des samedis matins bien ancrés dans les marchés en bord de Loire, sur laquelle j'attends désormais, avec impatience, de voir défiler une certaine caravane...point d'orgue à cette aventure orléanaise ! Les quelques lignes de remerciements précédentes sont à l'image du manuscrit qui vous attend : dense, dans un soucis d'exhaustivité. Je serai ainsi très heureux qu'il puisse vous accompagner dans la découverte de la thématique ou bien qu'il vous

permette d'approfondir les résultats qui y sont présentés. N'hésitez pas à me faire part

de vos commentaires ! 9 10

Table des matières

Table des matières >

Table des matières >........................................................................ ...................................11 Nomenclature >........................................................................ Préambule >........................................................................

Chapitre 1 > Contrôle des écoulements et actionneurs plasmas : état de l'art................23

1 Introduction........................................................................

2 Contexte et enjeux pour les transports du futur........................................................................

...25

2.1 Une situation complexe : pollution et pénurie en perspective !........................................25

2.2 Augmentation du transport des passagers : un défi pour la voiture et l'avion................28

2.3 Contribution de l'aérodynamique........................................................................

................31

3 Apport de l'aérodynamique : contrôler les écoulements..............................................................33

3.1 Identification des sources de progrès aérodynamiques....................................................33

3.2 Envisager une technologie en rupture........................................................................

........39

4 Apport de la physique des plasmas : les actionneurs EHD..........................................................50

4.1 Intérêt des décharges plasmas pour l'aérodynamique.....................................................51

4.2 Les prémices d'une nouvelle technologie de contrôle ?...................................................67

5 Positionnement de l'étude........................................................................

.....................................84

5.1 Contexte : expertise acquise à l'Université d'Orléans........................................................84

5.2 Démarche scientifique et objectifs........................................................................

.............85

Chapitre 2 > Etude du vent ionique dans l'air initialement au repos................................87

1 Introduction........................................................................

2 Dispositif expérimental, métrologie et actionneurs......................................................................90

2.1 Contraintes de réalisation des actionneurs........................................................................

90

2.2 Caractérisation de la vitesse du vent ionique....................................................................95

2.3 Caractérisations électrique et optique de la décharge......................................................97

3 Caractérisation de la décharge : choix des paramètres d'entrée................................................98

3.1 Mesures optiques........................................................................

3.2 Mesures de la puissance électrique........................................................................

........101

3.3 Mesures de la longueur d'extension du plasma.............................................................103

3.4 Configurations retenues pour les applications aérodynamiques..................................107

4 Analyse de la vitesse moyenne : lois de comportement pour l'actionneur ASC........................110

4.1 Topologie de l'écoulement induit........................................................................

.............111

4.2 Influence des paramètres électriques dans la zone d'accélération..............................115

4.3 Vitesse et longueur caractéristiques du vent ionique.....................................................123

5 Analyse de la vitesse instantanée : répartition spectrale du vent ionique...............................130

5.1 Mode continu : signature de la fréquence d'alimentation (fHV)......................................131

11

Table des matières

5.2 Mode instationnaire : signature de la fréquence de modulation (fp).............................132

6 Analyse de la vitesse moyenne en synchronisation de phase : prépondérance de la phase

6.1 Corrélation entre la vitesse et la phase de l'actionneur ASC en mode continu.............134

6.2 Temps de réponse de l'actionneur ASC en mode instationnaire....................................140

7 Synthèse et perspectives........................................................................

....................................142 Chapitre 3 > Interaction du vent ionique avec une couche limite 2D.............................147

1 Introduction........................................................................

2 Eléments bibliographiques........................................................................

..................................149

2.1 Définition des principaux paramètres de la couche limite.............................................150

2.2 Contrôle de la transition........................................................................

...........................152

2.3 Contrôle du décollement........................................................................

...........................159

3 Interaction du vent ionique avec l'écoulement sur une plaque plane.....................................166

3.1 Dispositif expérimental, métrologie et intégration des actionneurs..............................166

3.2 Caractérisation de l'écoulement naturel........................................................................

.169

3.3 Caractérisation du transfert de quantité de mouvement...............................................174

3.4 Modification de la transition laminaire-turbulente..........................................................179

4 Interaction du vent ionique avec l'écoulement autour d'un profil............................................187

4.1 Dispositif expérimental, métrologie et intégration des actionneurs..............................187

4.2 Caractérisation de l'écoulement naturel........................................................................

.193

4.3 Modification de la séparation au bord de fuite...............................................................200

5 Synthèse et perspectives........................................................................

....................................211

Chapitre 4 > Application sur une géométrie simplifiée de véhicule automobile.........................215

1 Introduction........................................................................

2 Eléments bibliographiques........................................................................

..................................218

2.1 Présentation du modèle de Ahmed et al.........................................................................

218

2.2 Cas de l'écoulement tridimensionnel de type bicorps....................................................220

3 Dispositif expérimental, métrologie et intégration des actionneurs.........................................221

3.1 Réalisation des maquettes et montage dans la soufflerie.............................................221

3.2 Intégration des actionneurs........................................................................

......................223

3.3 Moyens de mesures expérimentaux et traitement des données...................................226

4 Caractérisation de l'écoulement naturel........................................................................

............231

4.1 Caractérisation du bulbe décollé sur la lunette arrière..................................................231

4.2 Caractérisation de la structure torique au culot.............................................................236

4.3 Caractérisation des tourbillons longitudinaux.................................................................240

4.4 Caractérisation de la traînée aérodynamique.................................................................242

4.5 Objectifs du contrôle prédéterminé........................................................................

.........243

5 Caractérisation de l'écoulement manipulé........................................................................

........244

5.1 Etude préliminaire........................................................................

quotesdbs_dbs46.pdfusesText_46

[PDF] le quart d'heure américain acteur

[PDF] le quart d'heure américain country

[PDF] le quart d'heure américain dvdrip

[PDF] le quart d'heure américain film

[PDF] le quart d'heure américain imdb

[PDF] le quart d'heure américain musique

[PDF] le quart d'heure américain streaming

[PDF] le quart livre les moutons de panurge

[PDF] le questionnaire de singly pdf

[PDF] le questionnaire définition

[PDF] le questionnaire en sociologie

[PDF] le questionnaire exemple

[PDF] le questionnaire l'enquête et ses méthodes

[PDF] Le questionnement

[PDF] le quiproquo au théatre