Claudio Ottonelli 2e année DAFE/MFLU Bourse ONERA

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

2. Plan • Introduction au problème • 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

3. 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

4. Objectif de la thèse • Théorique: • 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

5. 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 • Techniques: PIV rapide, Kulite • 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)

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

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

8. Couche limite • Mesures préliminaires, à consolider

9. Niveau de turbulence

10. Pression statique

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

12. 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

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

14. Dimensionnement des paramètres du « voice coil »

15. 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

16. 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

17. 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

18. Modules de formations suivis • Formation • Sécurité laser – LASOPTIC, Châtillon, le 3 mai 2011

19. Questions?