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Contrôle d’écoulement autour d’une géométrie de type culot droit
S.CHALIGNÉsebastien.chaligne@volvo.com
T.CASTELAINthomas.castelain@ec-lyon.fr
M.MICHARDmarc.michard@ec-lyon.fr
ÉD.JUVÉdaniel.juve@ec-lyon.fr
L.KINTlaurent.kint@volvo.com
D.CHACATONdamien.chacaton@volvo.com
Introduction
Projet TIGRE (Technologies Innovantes pour Grands Routiers Economes)( ec o og es o a tes pou G a ds out e s co o es)
• Développement de technologies permettant la réduction des émissions de CO2 t d ti d b tCO2 et de consommation de carburant
• Piloté par Renault Trucks • Financé par l’ADEMEFinancé par l ADEME• 33 projets / 9 partenaires
GDR Contrôle des décollements – 24/25 Novembre 2011Sébastien CHALIGNE2
Spécificités poids lourd et objectif de la thèseRésultats simulation RANS Volvo 3P : D ChacatonRésultats simulation RANS Volvo 3P : D.Chacaton
• Sillage dissymétrique car faible vitesse de soubassement (Us≈Uinf/10)Sillage dissymétrique car faible vitesse de soubassement (Us Uinf/10)• Caractéristiques de couche limite variées et peu documentées
• Objectif de la thèse CIFRE• Objectif de la thèse CIFRE• Réduire la trainée d’une géométrie simplifiée de type poids lourd par
combinaison de système de jets et d’éléments passifs
GDR Contrôle des décollements – 24/25 Novembre 2011Sébastien CHALIGNE3
Eléments bibliographiques• Recherches académiques impliquant des jets sur culot droit/marche• Recherches académiques impliquant des jets sur culot droit/marche
descendante
• Soufflage continu combiné à des éléments rayonnés• Soufflage continu combiné à des éléments rayonnés• Englar R.J. et al. - SAE paper 2005-01-3627⇒24% de réduction de trainée
• SaOB combinés à des éléments rayonnés • Seifert A. et al. – AIAA paper 2008-743⇒10% de réduction de trainée
AFC Technologies Ltd document
• Jets synthétiques combinés à des volets
AFC Technologies Ltd. document
• El-Alti M. – A-LES Workshop 2009• Hjelm L. – A-LES Workshop 2009
GDR Contrôle des décollements – 24/25 Novembre 2011Sébastien CHALIGNE4
Plan
• Présentation du protocole expérimental
• Présentation et analyse des résultats• Mesures de pression statique au culot• Mesures de pression statique au culot• Mesures de champs de vitesse (TR-PIV)
• Cartographies de vitesse moyenne• Cartographies des fluctuations de vitesse • Moyennes de phase
• Conclusion
GDR Contrôle des décollements – 24/25 Novembre 2011Sébastien CHALIGNE5
Protocole expérimental
• Maquette 2D avec garde au sol G réglable• Mesures de pression statique au nez et au culot (plan médian Y=0)• Contrôle en boucle ouverte avec système de jets pulsés (électrovannes)
Uinf = 25m/s z
L = 550 mmx
α = 45°
H = 100 mm
Gθ = 20 et 30°θ = 20 et 30
ReH Reθ δ [mm] δ/H δθ/δ δ1/δθ[ ]
175000 2855 21 0.21 0.078 1.33
GDR Contrôle des décollements – 24/25 Novembre 2011Sébastien CHALIGNE6
Résultats – Pressions statiques au culot
C ffi i t d i t ti é l t (G 4
-0.14
-0.12
• Coefficients de pression statique moyens mesurés au culot (G = 4mm et Cµ = 0.06%)
-0.18
-0.16
ot [-
]
Gain : ∆Cp>0
-0.22
-0.2
yen
au c
ulo
-0 28
-0.26
-0.24
Cp
mo
RéférenceCulot droitVolet 30°
0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 1 2 1 4-0.32
-0.3
0.28
Volet 30Volet 20°
Cas présentés par la suite Volet 20°, et StH=0 1 et 1 2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4StrH [-]
%06.02inf
2
=×
×=
maq
fentejet
SUSU
Cμ
GDR Contrôle des décollements – 24/25 Novembre 2011Sébastien CHALIGNE7
StH=0.1 et 1.2 inf maq
Résultats TR-PIV – Vitesse moyenne120
2580
100
120
[mm
]
Cas contrôlé StH = 0.10 Cp = -0.215
20120
40
60
Pos
ition
en
Y
Cas non contrôlé ↓Cp = -0.178
15
60
80
100
en
Y [m
m]
160140120100806040200-200
20
Position en X [mm]
10
20
40
Pos
ition
100
120
m]
0
5
160140120100806040200-200
Position en X [mm]
40
60
80
Pos
ition
en
Y [m
m
m/s
160140120100806040200-200
20
P
Cas contrôlé StH = 1.20 Cp = -0.123
m/s
GDR Contrôle des décollements – 24/25 Novembre 2011Sébastien CHALIGNE8
Position en X [mm]
Résultats TR-PIV – Fluctuations de vitesse uRMS²+ vRMS²
Cas contrôlé StH = 0.10 Cp = -0.215
10080
100
120
mm
]
120 80
100
40
60
Y p
ositi
on [mCas non contrôlé ↓
Cp = -0.178
60
80
100
tion
[mm
]
60-20 0 20 40 60 80 100 120 140 1600
20
X position [mm]
20
40
60
Y p
osit
40
80
100
120
m]
-20 0 20 40 60 80 100 120 140 1600
X position [mm]
0
20
40
60
80
Y p
ositi
on [m
m
Cas contrôlé StH = 1.20 Cp = -0.123
00
-20 0 20 40 60 80 100 120 140 1600
20
X position [mm]
m²/s²
GDR Contrôle des décollements – 24/25 Novembre 2011Sébastien CHALIGNE9
X position [mm]
Résultats TR-PIV – Moyenne de phase [1]
Cas contrôlé StH = 0 10StH = 0.10 Cp = -0.215
GDR Contrôle des décollements – 24/25 Novembre 2011Sébastien CHALIGNE10
Résultats TR-PIV – Moyenne de phase [2]
Cas contrôlé StH = 1 20StH = 1.20 Cp = -0.123
GDR Contrôle des décollements – 24/25 Novembre 2011Sébastien CHALIGNE11
Conclusion et perspectives• Conclusion
• Influence de la fréquence d’actionnement• Diminution des Cp au culot à basse fréquence (StH <0 15)Diminution des Cp au culot à basse fréquence (StH <0.15)
• Présence de structures convectées et amplifiées dans le sillage• Interaction entre les écoulements volet/soubassement
• Augmentation des Cp au culot à haute fréquence (StH >0.5)• Recollement de l’écoulement moyen sur le volet• Dissipation des structures générées dans le sillagep g g• Couplage des écoulements volet/soubassement supprimé
• Perspectives• Perspectives• Analyse plus détaillée des résultats déjà obtenus• Meilleure compréhension de l’influence des caractéristiques de la couche
limite incidente sur l’efficacité du contrôle• Ajout d’une phase d’aspiration (utilisation de jets synthétiques)
GDR Contrôle des décollements – 24/25 Novembre 2011Sébastien CHALIGNE12
Merci pour votre attentionQuestions?
Remorque Optifuel Lab : http://www.renaulttruckspress.eu
GDR Contrôle des décollements – 24/25 Novembre 2011Sébastien CHALIGNE13
Back-up slides
GDR Contrôle des décollements – 24/25 Novembre 2011Sébastien CHALIGNE14
1°) Cp avec garde au sol G = 150mm
-0.2
• Coefficients de pression statique moyens mesurés au culot (Cµ =0.06%)
-0.3
-0.25]
Culot droitVolet 10°
0 45
-0.4
-0.35
au c
ulot
[-] Volet 20°
Volet 30°Cas de référence
-0.55
-0.5
-0.45
Cp
moy
en a
-0.65
-0.6
C
0 0.5 1 1.5 2-0.7
StrH [-]
GDR Contrôle des décollements – 24/25 Novembre 2011Sébastien CHALIGNE15
2°) Caractérisation des jets18
• Balayage fil chaud sur Y• A 1mm de la fente• Fact = 10 Hz
y12
14
16
18
e de
la fe
nte
[m/s
]
• Fact = 10 Hz• P=1bar
4
6
8
10
sse
moy
enne
cen
tre
TR PIV Pl édi Y 0
0 10 20 30 40 500
2
Largeur de fente [mm]
Vite
s
xz
• TR-PIV Plan médian Y=0• Fact = 200 Hz• P = 1bar
Phase 2/36xT 3/36xT 4/36xT
GDR Contrôle des décollements – 24/25 Novembre 2011Sébastien CHALIGNE16
Phase 2/36xT 3/36xT 4/36xT
3°) Spectres à x/H du culot
• Spectres de vitesse à x/H du culot et au point de fluctuation maximale
120
140Profils de vitesse RMS à une distance H du culot
Volet 20° JP à Str = 0.1Volet 20° JP à Str = 1.2
101
JP à Str = 0.1
StrH = 1.2
80
100
120
sol [
mm
]
10-1
100 JP à Str = 1.2
40
60
80
Dis
tanc
e au
s
10-2DS
P0
20
40D
10-2 10-1 100 101 10210-4
10-3
1 2 3 4 50
|URMS| [m/s] 10 2 10 1 100 101 102
StrH [-]
StrH = 0.2GDR Contrôle des décollements – 24/25 Novembre 2011Sébastien CHALIGNE17
4°) Comparaison 2D-3D
• Comparaison essais culot droit 2D/3D (écoulement non contrôlé)• Essais 3D effectués par Renault/PO à l’institut PPRISME d’Orléans (TIGRE)• Essais 2D effectués par Volvo/LMFA au centre acoustique du LMFA
GDR Contrôle des décollements – 24/25 Novembre 2011Sébastien CHALIGNE18
5°) Comparaison Cp 2D – Cx 3D
Cp moyen au culot maquette 2D [ ] en fonction de la fréquence: P=1bar
•Comparaison géométrie à culot droit : Cp 2D - Cx 3D
0 25
-0.2
-0.15Cp moyen au culot maquette 2D [-] en fonction de la fréquence: P=1bar
[-]
0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 1 2-0.35
-0.3
-0.25
Cp
Cp cas controlésCp référence
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2StH [-]
30Cx mesuré sur maquette 3D [-] en fonction de la fréquence: Q = 230L/min (Renault/PO)
10
20
Cx
[%]
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.20
StH [-]
GDR Contrôle des décollements – 24/25 Novembre 2011Sébastien CHALIGNE19
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