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Office National dÉtudes et de Recherches Aérospatiales www.onera.fr MÉTHODOLOGIE DE COMPARAISON EXPÉRIMENTAL/ NUMÉRIQUE POUR LES PROBLÈMES DYNAMIQUES COUPLÉS.

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1 Office National dÉtudes et de Recherches Aérospatiales MÉTHODOLOGIE DE COMPARAISON EXPÉRIMENTAL/ NUMÉRIQUE POUR LES PROBLÈMES DYNAMIQUES COUPLÉS FLUIDE/ STRUCTURE Grégory Haboussa DMSE/RCS LAMIH: Prof P. Drazétic ONERA: R. Ortiz

2 Page 2 Contexte scientifique: modélisation de limpact dun solide déformable sur un fluide Thèse de G. Portemont (2004): Obtention dune base de données expérimentales de limpact dune goutte sur un capteur de pression. Le capteur: 2 cas: Cavité emplie deau Cavité emplie dair 0.5mm

3 Page 3 La mesure dun capteur de pression Cavité emplie deauCavité emplie dair Influence du remplissage de la cavité sur la mesure. Que mesure-ton?

4 Page 4 Cavité emplie dair Compression de lair Réponse à un gradient thermique (contact entre leau et la membrane) La réponse du capteur ne correspond pas à la pression pariétale recherchée. La mesure dun capteur de pression

5 Page 5 Cavité emplie deau Le phénomène mesuré est la réponse du capteur x(t) à une sollicitation dynamique P(t). Modèle vibratoire élémentaire : Avec: x(t) déplacement de la membrane (mesure du capteur) P(t) pression vue par la structure La mesure dun capteur de pression

6 Page 6 Problématique La donnée intéressante est la pression subie par la structure Comment la retrouver expérimentalement? Étalonnage dynamique du système capteur + eau au tube à choc H quantifie linfluence du moyen de mesure.

7 Page 7 Problématique Simulation numérique Difficulté de la modélisation du capteur: Connaissance de sa géométrie interne, Connaissance de ses propriétés mécaniques, Présence déléments pénalisant pour le calcul.

8 Page 8 Principe général du tube à choc

9 Page 9 Principe général du tube à choc P 1 : Pression dans la chambre Basse Pression (BP) P 4 : Pression dans la chambre Haute Pression (HP) P 5 : Pression réfléchie en fond de tube M s : Nombre de Mach du choc Diagramme espace-temps:

10 Page 10 Élaboration de la fonction de transfert t p Échelon de pression délivré par le tube à choc Tension délivrée par le capteur H Réponse du capteur à un échelon de pression connu:

11 Page 11 Résultats préliminaires: Élaboration de la fonction de transfert Mesure des capteurs en fond de tube t Mesure des capteurs en paroi

12 Page 12 Normalisation des pressions: Passage en espace fréquentiel: Élaboration de la fonction de transfert avec: IFFT

13 Page 13 Analyse des résultats Répétitivité de la méthodologie Soustraction de linfluence du capteur de référence (f membrane =610kHz) Mise en évidence de la réponse dynamique de la cavité emplie Élaboration de la fonction de transfert

14 Page 14 Obtention de la pression pariétale Élaboration de la fonction de transfert A chaque essai correspond une fonction de transfert. Le critère de choix est maximum.

15 Page 15 Pression pariétale pour différentes vitesses dimpact de goutte: 1.55m/s 2.3m/s 2.9m/s Grandeurs intéressantes: Temps de montée Maxima de pression Pressure Impulse: Analyse de la pression pariétale

16 Page 16 Réponse du capteur modifiée: Surestimation de la surpression initiale (rapport 2) Surestimation de la Pressure Impulse (rapport 1.25) Difficulté dappréhension du temps de montée (ménisque?) Analyse de la pression pariétale Vitesse dimpact (m/s) Temps de montée ( s) 20 / 3033 / 2732 / 32 Maxima de pression (Bar) 0.13 / / / 0.98 Pressure Impulse (kg.s - 1.m -1 ) 3.51 / / / 8.2 P structure P capteur

17 Page 17 Conclusions / Perspectives Conclusions: La mesure du capteur de pression nest pas la donnée recherchée. Méthodologie permettant daccéder à la pression subie par la structure expérimentalement. Affranchissement de la modélisation du capteur dans loptique de validation des codes. Perspectives: Validation complète de la pression structurale avec un démarche analogue où la cavité du capteur est emplie dhuile. Utilisation de codes numériques sur des cas-test simplifiés.

18 Office National dÉtudes et de Recherches Aérospatiales MÉTHODOLOGIE DE COMPARAISON EXPÉRIMENTAL/ NUMÉRIQUE POUR LES PROBLÈMES DYNAMIQUES COUPLÉS FLUIDE/ STRUCTURE Grégory Haboussa DMSE/RCS LAMIH: Prof P. Drazétic ONERA: R. Ortiz


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