Le corps d Ahmed : de la simulation vers le contrôle

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Hervé Pierre
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1 Le corps d Ahmed : de la simulation vers le contrôle Emmanuel GUILMINEAU Equipe Modélisation Numérique Laboratoire de Mécanique des Fluides-CNRS UMR 6598 Ecole Centrale de Nantes, Nantes, FRANCE GRD des Décollements, I.M.F.T. Toulouse 24 mars 2005

Mécanique des Fluides-CNRS UMR 6598 Ecole Centrale de Nantes,

2 Ahmed model Introduction Physique de l écoulement Expérience de Lienhart & Becker, 2003 Vitesse : 40m/s Re = angles de la lunette : 25 et 35 (Ahmed et al., 1984)

Introduction Physique de l écoulement Topologie de l écoulement dans la région arrière du corps Topologie 25 35 (Menter &

3 Introduction Physique de l écoulement Topologie de l écoulement dans la région arrière du corps Topologie (Menter & Kuntz, 2002) 25 : bulle de séparation au début de la lunette arrière 35 : séparation massive sur toute la lunette arrière

(Menter & Kuntz, 2002) 25 : bulle de séparation au début de

4 Le Solveur ISIS Introduction Solveur ISIS Description du maillage Ecoulements visqueux incompressibles Phases non-miscibles Equations de Navier-Stokes-Reynolds moyennées Discrétisation volume fini entièrement implicite Volume de controle de forme arbitraire Précision du 2nd ordre en espace et en temps Equation de pression : algorithme SIMPLE Solveurs GMRES/CGSTAB + ILU(k) Version parallélisée (MPI) Modélisation de la turbulence 1 Eq : Spalart-Allmaras 2 Eqs: K ε, K ω Wilcox/Menter, EASM, ASM 7 Eqs: R ij ω LES : D.E.S.

arbitraire Précision du 2nd ordre en espace et en temps Equation de pression : algorithme SIMPLE Solveurs GMRES/CGSTAB + ILU(k)

5 Maillage utilisé Introduction Solveur ISIS Description du maillage Domaine Maillage Domaine de calcul: 2 L devant et 3 L derrière le corps, la largeur=0.935 m et la hauteur=1.4 m x = 0 : fin du corps, y = 0: plan de symétrie, z = 0 : sol Calcul avec ou sans les pieds du corps Sans les pieds : noeuds Avec les pieds : noeuds Nombre de points sur le corps 15,300 Distance y

4 m x = 0 : fin du corps, y = 0: plan de symétrie, z = 0 : sol Calcul avec ou sans les pieds du

6 Introduction Angle de la lunette arrière: 25 Angle de la lunette : 25 Angle de la lunette : 35 Remarques Géométrie Modèles de turbulence utilisés 1 Eq : Spalart-Allmaras 2 Eqs: K ω SST (Menter), EASM, ASM 7 Eqs: R ij ω (2 modèles pour le terme pression-déformation : IP and SSG) LES : D.E.S. SST

utilisés 1 Eq : Spalart-Allmaras 2 Eqs: K ω SST (Menter), EASM, ASM 7

7 Introduction Angle de la lunette : 25 Angle de la lunette : 35 Remarques Lignes de courant dans le plan de symétrie Expérience Rij ω SSG DES SST Spalart-Allmaras EASM Rij ω IP K ω SST ASM

8 Introduction U Profils de vitesse à y = 0 Angle de la lunette : 25 Angle de la lunette : 35 Remarques

9 Introduction Angle de la lunette : 25 Angle de la lunette : 35 Remarques Lignes de frottement sur la lunette arrière Spalart-Allmaras R ij ω IP EASM K ω SST R ij ω SSG ASM DES SST

10 Coefficient de traînée Introduction Angle de la lunette : 25 Angle de la lunette : 35 Remarques Modèle de turbulence Sans les pieds Avec les pieds Spalart-Allmaras K ω SST R ij ω IP R ij ω SSG EASM ASM DES SST Expérience

Avec les pieds Spalart-Allmaras 0.3291 K ω SST 0.3074 R ij ω IP 0.

Introduction Angle de la lunette arrière 35 Angle de la lunette : 25 Angle de la lunette : 35 Remarques Géométrie Sans les pieds Avec les pieds Modèles

11 Introduction Angle de la lunette arrière 35 Angle de la lunette : 25 Angle de la lunette : 35 Remarques Géométrie Sans les pieds Avec les pieds Modèles de turbulence utilisés 1 Eq : Spalart-Allmaras 2 Eqs: K ω SST (Menter), EASM, ASM 7 Eqs: R ij ω (2 modèles pour le terme pression-déformation : IP and SSG)

de turbulence utilisés 1 Eq : Spalart-Allmaras 2 Eqs: K ω SST (Menter),

12 x[mm] Introduction Angle de la lunette : 25 Angle de la lunette : 35 Remarques Lignes de courant dans le plan de symétrie z[mm] Expérience Rij ω SSG Rij ω IP Spalart-Allmaras EASM K ω SST ASM

13 Introduction Angle de la lunette : 25 Angle de la lunette : 35 Remarques U Profils de vitesse à y = 0 (sans les pieds)

14 Introduction Angle de la lunette : 25 Angle de la lunette : 35 Remarques Lignes de frottement sur la lunette arrière (sans les pieds) Spalart-Allmaras R ij ω IP EASM K ω SST R ij ω SSG ASM

15 Introduction Angle de la lunette : 25 Angle de la lunette : 35 Remarques U Profils de vitesse dans le plan de symétrie

16 Coefficient de traînée Introduction Angle de la lunette : 25 Angle de la lunette : 35 Remarques Modèle de turbulence Sans les pieds Avec les pieds Spalart-Allmaras K ω SST R ij ω IP R ij ω SSG EASM ASM Expérience

pieds Spalart-Allmaras 0.3404 K ω SST 0.2895 0.3138 R ij ω IP 0.2835 0.

17 Introduction Angle de la lunette : 25 Angle de la lunette : 35 Remarques 25 : aucun modèle de turbulence ne prédit la séparation et le réattachmement sur la lunette arrière. 35 : toutes les simulations prédisent un bon accord avec les données expérimentales. Tentative de contrôle pour l angle d incidence de la lunette de 35, Modèle de turbulence : EASM, Maillage sans les pieds de la maquette.

35 : toutes les simulations prédisent un bon accord avec les données expérimentales.

18 Définition du jet Introduction Définition U = U jet d jet d jet : vecteur unité représentant la direction du jet, α jet : angle entre d jet et la lunette, U jet : vitesse du jet

19 Introduction Définition Caractéristiques h = 1mm, soit 0.45% de la longueur de la lunette 75% de la largeur du corps d Ahmed, A = mm 2, soit 0.34% de la surface de la lunette. Maillage : points, Fente : 350 points (10 35).

20 Lignes de courant Introduction Définition U jet = 0m/s U jet = 24m/s and α jet = 90 U jet = 48m/s and α jet = 60 U jet = 41m/s and α jet = 337

21 Lignes de frottement Introduction Définition U jet = 0m/s U jet = 24m/s and α jet = 90 U jet = 48m/s and α jet = 60 U jet = 41m/s and α jet = 337

22 Coefficient de trainée Introduction Définition Angle Vitesse Aspiration Soufflage 0 m/s m/s m/s m/s m/s

23 Coefficient de trainée Introduction Définition

24 Introduction Définition Vecteur vitesse dans le plan de symétrie U jet = 0m/s U jet = 41m/s and α jet = 337

25 Introduction Coefficient de pression à l arrière Définition Plan de symétrie

26 Introduction & Perspectives Premières tentatives de contrôle pour l incidence de 35, Gain environ 2% Perspectives Positionner une fente sur le côté de la lunette arrière, Utilisation de plusieurs fentes (soufflage, aspiration).

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