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DCSD - Commande des systèmes et dynamique du vol

Le contrôle actif des écoulements

Contexte



La réduction de traînée pour les avions civils ou l'amélioration de la manoeuvrabilité pour les avions de combat sont quelques unes des nombreuses motivations industrielles pour le contrôle actif des écoulements, phénomènes physiques complexes décrits par des équations aux dérivées partielles (EDP) répuétes difficiles à résoudre.

Sous l'impulsion des industriels, avec le soutien des services officiels, et en collaboration le départements Modèles pour l'aérodynamique et l'énergétique (DMAE), les travaux du DCSD se situent au coeur de cette activité multidisciplinaire: depuis la modélisation du comportement dynamique des écoulements par une mise en forme des EDP ou des modèles de connaissance tirés d'un acquis expérimental important ; jusqu'à l'implantation temps réel sur site de lois de commande; en passant à la maîtrise des outils de simulation et de synthèse.

Recherche amont



Les activités de recherche amont du DCSD sur le thème du contrôle actif des écoulements, sont orientées selon deux axes principaux:

Modélisation

  • Mise en forme les équations aux dérivées partielles par des approches du type "éléments finis", pour les rendre exploitables pour la synthèse de lois de commande.
  • Applicabilité de diverses techniques pour l'identification de la dynamique des écoulements.


Synthèse et simulation

  • Applicabilité de techniques de synthèse modernes à la problématique du contrôle des écoulements.
  • Compatibilité des outils de synthèse et de simulation.


Applications
 

Contrôle de la position de la transition



L'objectif est de maintenir la position de la transition de la couche limite sur une plaque plane, à une valeur de consigne en présence de perturbations paramétriques sur la vitesse amont ou le gradient de pression. L'actionneur est une pompe d'aspiration placée sur la partie amont. Le signal de commande qui lui est envoyé est construit à partir de mesures instationnaires effectuées sur des films chauds placés à la paroi.
Cette étude est menée en commun avec le département Modèles pour l'aérodynamique et l'énergétique.


Contrôle actif des ondes TS
 

Il s'agit de contrer localement les ondes de Tollmien-Schlichting, responsables par leur amplification de la transition laminaire-turbulent de la couche limite.
Cette étude est menée en commun avec le département Modèles pour l'aérodynamique et l'énergétique.


Contrôle de l'écoulement derrière une marche descendante
 



Les travaux sont menés sur un banc expérimental adapté à l'étude des phénomènes de décollement et de recirculation que l'on peut rencontrer dans les chambres de combustion, et dont il faut contrôler les instabilités.
Cette étude est menée en commun avec le département Modèles pour l'aérodynamique et l'énergétique.

Publications
 

  • G. Casalis, P. Mouyon, S. Prudhomme et A. Séraudie
    32ème Congrès AAAF:Optimisation et Contrôle des écoulements en aérodynamique, Lyon 96
    Maintien de la position de la transition par contrôle actif
  • G. Casalis, P. Mouyon, S. Prudhomme et A Séraudie
    Wokshop on Flow Control: fundamentals and practices, Cargese 96
    Feedback control of the position of the laminar turbulent transition in a boundary layer  
  • G. Casalis, J.L. Gobert, G. Pailhas et S. Prudhomme
    Wokshop on Flow Control: fundamentals and practices, Cargese 96
    Active control of TS waves    
  • S. Prudhomme, L. Le Letty
    European Fluid Mechanics Conference, Gottingen 97
    Flow variables estimation for active control, using POD and Kalman filtering    
  • G. Casalis, P. Mouyon, S. Prudhomme et P. Villedieu
    Soumis à ICAS conference, Melbourne 98
    Comparizon of different approaches for active conytrol of laminar to turbulent transition in a boundary layer    
  • S. Prudhomme et L. Le Letty
    Flowcon98, Gottingen 98
    A low order model following strategy for active flow control    
  • P. Mouyon, G. Casalis, A. Séraudie et S. Prudhomme
    Journal of Experimental Thermal and Fluid Science, vol 16, 98
    Feedback control of the laminar turbulent transition onset in a boundary layer by suction
  • S. Prudhomme, P. Mouyon et P. Villedieu
    International Workshop on Control in Fluid Mechanics and Combustion, 98
    On the use of low order models for active flow control

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