Wind tunnel tests and fluid dynamics analyses of wake flows near blunt and streamlined bodies models at high reynolds numbers

Résumé

Cette thèse présente trois travaux de recherche qui se résument comme suit Premièrement, une nouvelle méthodologie est proposée pour mesurer et analyser les caractéristiques du fluide à proximité d’un corps non-profilé sans introduire des capteurs dans le champ d'écoulement, car ils modifieraient le comportement de l'écoulement. Cette méthodologie analyse la région du sillage du “système de surveillance au sol” (radar) et évalue l'intensité de la turbulence, les coefficients de traînée, les coefficients de la pression de surface et la séparation de la couche limite. Les résultats numériques ont montré un détachement périodique de l’écoulement à la surface du radar, une séparation de la couche limite, des niveaux élevés de la turbulence et une augmentation de la traînée. Des plaques flexibles, serrées à une extrémité et soumises à un fluide s'écoulant axialement, produisent des oscillations à grande amplitude. La motivation pour des recherches sur la dynamique des plaques flexibles est due à leur potentiel pour récupérer de l’énergie de l’environnement. Il a été constaté expérimentalement que pour les plaques de rapport de dimensions AR < 1, il y a un équilibre statique stable jusqu’à l’apparition d’un flambage soudain. Pour les plaques AR ≥ 1, il y a des oscillations qui apparaissent. À des vitesses d'écoulement plus grandes, les plaques ont des régimes d’oscillations variées et à des vitesses critiques, les plaques ont un régime d’oscillation périodique à une grande amplitude, produisant une grande quantité d’énergie. Les expériences ont été réalisées dans notre soufflerie subsonique Price-Païdoussis à l'ÉTS. Les résultats numériques ont été validés avec des résultats expérimentaux, tels que les rapports AR, la fréquence et le régime d’oscillations, les nombres de Strouhal et de Reynolds, les amplitudes d’oscillation et les forces produites par les plaques. Le rôle des opérations des systèmes aériens sans pilote (UAS) a augmenté ces dernières années. De nouvelles connaissances multidisciplinaires sont présentées pour la conception, l'optimisation aérodynamique et la validation d'un prototype d'aile adaptative. Les recherches effectuées sur le système aérien sans pilote UAS-S45 se sont concentrées sur le remplacement de l'aile rigide par un système d'aile adaptatif capable de modifier activement la forme de l'aile. Les résultats expérimentaux et simulés ont montré une faible production de traînée et un rapport portance/traînée élevé du prototype d'aile adaptative qui se traduit par une réduction de la consommation de carburant et une augmentation de l'autonomie de vol en croisière et donc par une amélioration du climat.

Date	30 juil. 2023
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ruxandra Botez (Directeur(-trice)) & Guy Gauthier (Codirecteur(-trice))