Contrôle d’écoulement autour d’une géométrie de type culot ... · • Englar R.J. et al. - SAE paper 2005-01-3627 ⇒24% de réduction de trainée • SaOB combinés à des

Contrôle d’écoulement autour d’une géométrie de type culot droit

S.CHALIGNÉ[email protected]

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ÉD.JUVÉ[email protected]

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[email protected]

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


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


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


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


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


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


m/s


Position en X [mm]

Résultats TR-PIV – Fluctuations de vitesse uRMS²+ vRMS²


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


00

-20 0 20 40 60 80 100 120 140 1600

20

X position [mm]

m²/s²


X position [mm]

Résultats TR-PIV – Moyenne de phase [1]

Cas contrôlé StH = 0 10StH = 0.10 Cp = -0.215


Résultats TR-PIV – Moyenne de phase [2]

Cas contrôlé StH = 1 20StH = 1.20 Cp = -0.123


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)


Merci pour votre attentionQuestions?

Remorque Optifuel Lab : http://www.renaulttruckspress.eu


Back-up slides


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 [-]


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


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


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 [-]


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