Identifiant pérenne de la notice : 225829258
Notice de type
Notice de regroupement
Note publique d'information : Cette thèse CIFRE est le fruit d’une collaboration entre Renault Trucks et le LMFA
dans la perspective d’une évaluation de la pertinence du contrôle actif pour la réduction
de traînée de véhicule industriel. Les deux principaux objectifs de ces travaux expérimentaux
consistent à l’analyse de l’influence de l’écoulement de soubassement sur la dynamique
du sillage et l’étude d’une stratégie de contrôle d’écoulement combinant des volets
déflecteurs (positionnés sur les bords supérieurs et latéraux du culot) à des actionneurs
de type jets pulsés dans l’optique d’une réduction de la traînée aérodynamique d’un
corps non profilé à culot droit. Le développement du sillage pour différentes vitesses
de soubassement évoluant de 10% à plus de 80% de la vitesse de l’écoulement infini
amont est étudié sur une maquette simplifiée de véhicule poids lourd à l’échelle 1/43e.
Des mesures de pression au culot permettent d’identifier quatre classes d’écoulement
associées à des structures de sillage différentes mises en évidence par des mesures
PIV 2D-3C. Le sillage de la première classe d’écoulement obtenu pour les très faibles
vitesses de soubassement ressemble au sillage derrière une marche 3D. Pour des vitesses
de soubassement plus élevées, l’écoulement de soubassement décolle au niveau du sol
et impacte soit le culot ou soit la couche de cisaillement supérieure favorisant le
développement des instabilités de type Kelvin-Helmoltz dans ce dernier cas. Enfin,
la dernière classe est caractérisée par un sillage comparable à celui d’un corps d’Ahmed.
L’ajout de volets déflecteurs à l’arrière du culot engendre une augmentation de la
pression au culot pour l’ensemble des classes d’écoulement. Cette augmentation réside
principalement dans l’effet de vectorisation de l’écoulement. Un système de contrôle
actif est intégré sur une maquette 1/8e géométriquement identique à celle à l’échelle
1/43e et équipée de volets déflecteurs. Deux angles de volet supérieur sont testés
afin d’obtenir en moyenne (i) un écoulement naturel attaché à la paroi du volet et
(ii) un écoulement naturel détaché du volet. Par rapport au cas sans contrôle actif,
des gains sur la traînée sont obtenus pour une certaine gamme de fréquence d’actionnement
uniquement dans le cas (ii). Ces gains sont obtenus suite au recollement de l’écoulement
sur le volet. Enfin, la robustesse des gains sur la pression au culot est testée avec
succès en mettant la maquette en dérapage pour simuler un vent de travers.
Note publique d'information : This PhD thesis was realized in the scope of a collaboration with Renault Trucks and
the LMFA in view of an evaluation of the relevance of active flow control for the
drag reduction industrial vehicle. The two main objectives of this experimental work
are to analyze the impact of the underbody flow on the wake dynamics and to study
a flow control strategy combining inclined flaps (located on the upper and lateral
edges of the rear base) with pulsed jet actuators for reducing the aerodynamic drag
of a square-back bluff body. The wake development for several underbody velocities
ranging from 10% to more than 80% of the free-stream velocity is studied on a simplified
truck model at scale 1 :43. Rear base pressure measurements lead to the identification
of four flow classes associated with different wake structures highlighted by 2D-3C
PIV measurements. The wake of the first flow class obtained for very low underbody
velocities looks like that of the wake of a 3D backward facing step. For higher underbody
velocities, the underbody flow is separated from the ground impaging either the rear
base or the upper shear layer triggering Kelvin-Helmoltz instabilities for this last
case. Finally, the fourth class is characterized by a wake comparable to that of the
Ahmed body. The implementation of inclined flaps at the rear base increases the base
pressure for all classes. This increase is mainly due to the vectoring effect of the
flow. An active control system is integrated to a 1 :8 scale model geometrically identical
to that of the 1 :43 scale model with flaps. Two upper flap angles are tested to have
(i) a natural flow attached to the flap and (ii) a natural flow detached from the
flap. In comparison to the case without active flow control, drag reductions are obtained
only for a specific range of actuation frequencies only in case (ii). These gains
are associated with the reattachment of the flow on the flap. Finally, the robustness
of the pressure gains is successfully tested in crosswind conditions.