Claudio Ottonelli 2e année DAFE/MFLU Bourse ONERA Réalisation expérimentale d’un contrôle en boucle fermée pour la suppression des instationnaritées de cavité Claudio Ottonelli 2e année DAFE/MFLU Bourse ONERA Directeurs de thèse: Denis Sipp (DAFE) Peter Schmid (LadHyX) Encadrant ONERA: Benjamin Leclaire (DAFE)

Plan Introduction au problème Démarche et déroulement de la thèse Contexte Objectifs scientifiques Démarche et déroulement de la thèse Cas test numérique Mise en place de la maquette à S19 et qualification de la veine Conception de l’actionneur Travaux à venir: modèle réduit Conclusions Modules de formation suivis

Contexte Problème de cavité Problème bien étudié Rossiter, « Wind tunnel experiments of the flow over rectangular cavities at subsonic and transonic speeds », J. Fluid Mech., 1964 Tam and Block, « On the tones and pressure oscillations induced by flow over rectangular cavities », J. Fluid Mech., 1978 … Rowley et al., « Linear models for control of cavity flow oscillations », J. Fluid Mech., 2006 Samimy et al., « Feedback control of subsonic cavity flows using reduced-order models », J. Fluid Mech., 2007 El Hassan et al., « Aero-acoustic coupling inside large deep cavities at low-subsonic speeds », J. Fluid Eng., 2011

Objectif de la thèse Théorique: Expérimental: Numérique: Étudier le problème des instabilités produites dans la cavité (bibliographie) Comprendre la physique du phénomène contrôlé Développer un modèle représentatif de la physique Expérimental: Utiliser plusieurs techniques (PIV rapide, mesures instationnaires de pression, fil chaud) Développer un actionneur pour contrôler en boucle fermée Numérique: Développer les outils nécessaires pour le contrôle

Étude bibliographique Samimy et al. Conditions: M=0.3, Re~105 Cavité: L=50.8mm, D=12.7mm (« long cavity ») Actionneur: jet synthétique Techniques: PIV rapide, Kulite Contrôle : POD + Galerkin + estimateur stochastique Rowley et al. Conditions: M=0.34-0.45 , Re~105 Cavité: L=510mm, D=96mm (« long cavity ») Actionneur: haut parleur Contrôle : modèle réduit basé sur la propagation acoustique Nous Conditions: M=0.1 , Re~105 Cavité: L=314mm, D>210mm variable (« deep cavity ») Actionneur: volet Téchniques: PIV rapide, Kulite, fil chaud Contrôle : modèle réduit identifié (A. Hervé)

Calcul d’un cas test Calcul avec ElsA Mach=0.2, Re~10^5 simulation URANS, modèle κ-ω Mach=0.2, Re~10^5 Même dimensions que S19 Objectif: se familiariser avec le phénomène physique

Qualification de la veine Nouvelle veine à S19Ch Essais de qualification: Couche limite Niveau de turbulence Pression statique Pression instationnaire

Couche limite Mesures préliminaires, à consolider

Niveau de turbulence

Pression statique

Pression instationnaire Marque : KULITE Modèle : XCQ-093-15A Etendue de mesure : 15 PSI A

Conception actionneur Définition des besoins et des contraintes Actionneur piloté par une loi continue dans une bande passante de 0 jusqu’à 150 Hz environ Linéarité du système électrodynamique Conception cinématique simple Plan de bataille Modification de la géométrie de la maquette pour diminuer la fréquence Recherche de solutions technologiques sur étagère Dimensionnement par prévision des efforts aérodynamiques Dimensionnement actionneur Définition des paramètres du moteur Configuration mécanique admissible

Modification de la géométrie [L.F. East (1965)]

Dimensionnement des paramètres du « voice coil »

Modèle réduit (en cours) Objectif Identification d’un modèle réduit d’écoulement à partir des mesures de PIV rapide, fil chaud et capteurs instationnaires de pression, à la suite d’une perturbation en créneau à l’amont de la cavité Cahier des charges Installation d’un volet actionné par un électroaimant Campagne MDM (modes de vibration) sur le volet Installation d’une chaine de mesure pour synchroniser les signaux

Identification d’un modèle réduit [A. Hervé, JDD 2012] Principe Expérience Identification d’un modèle qui reproduit les entrées/sorties connues Validation du modèle sur des entrées différentes Procédure d’identification Réduction spatiale par Décomposition Orthogonale aux valeurs Propres (POD) Structure du modèle d’après la projection de N.S. Observation d’une trajectoire X(t) sur une expérience Identification des coefficients A, B, β, C d’après la trajectoire observée Ajout de l’effet du forçage au moyen d’un modèle linéaire

Conclusions et perspectives État d’avancement Montage et qualification de la maquette Étude préliminaire de l’actionneur Démarrage des essais pour l’identification À venir (deuxième année) Progresser dans la choix et la conception de l’actionneur Développer et maîtriser les outils d’identification et contrôle

Modules de formations suivis Sécurité laser – LASOPTIC, Châtillon, le 3 mai 2011

Questions?