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

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

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?

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

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

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.

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.

Page 8 Principe général du tube à choc

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:

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:

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

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

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

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.

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

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

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.

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