Générateur de micro-jet synthétique tique par plasma

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Frédéric Sauvé
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1 Générateur de micro-jet synthétique tique par plasma (Daniel Caruana) PRF PUMA F. Thivet Coopération avec le LGET J.P. Cambronne LEA- Poitiers-10 mai 2006

2 Action sur les décollements Micro-jets. Intérêt application sur véhicules terrestres et aériens augmentation des performances (décollements, Czmax, traînée, tremblement,..), manipulation des écoulements décollées, tourbillonnaires, au bord de fuite, surfaces de contrôle, zones de mélange Comment? génération de tourbillons redonnant de l énergie à la couche limite turbulente, générations de jets Dispositifs: - VG mécaniques : action sur les décollements, le tremblement, actuellement utilisés mais toujours en place même si inutiles

3 Action sur les décollements Micro-jets. -VG fluidiques et fluidiques pulsés en cours d étude mais nécessité d apporter de l énergie (débit de gaz) Vjet nécessaire entre 200m/s (subsonique) et 500m/s (supersonique), - jets synthétiques, même principe que les VG fluidiques pulsés mais sans apport d énergie systèmes mécaniques en cours d étude de type microvalve électrostatique (LPMO) ou magnétostatique (IEMN) à ce jour Vmax=100 à 150m/s

4 Générateur de jet synthétique par plasma Principe Vitesse de jet potentiellement très élevée pas de pièces mobiles

5 Travaux de l université Johns Hopkins Jet Plasma (Sparkjet) ) pour le contrôle d écoulements supersoniques Paramètres influençant la vitesse du jet (calculs CFD): Volume de la cavité Montage à 2 électrodes Energie déposée Diamètre de l orifice

6 Travaux envisagés s et objectifs Contrôle des décollements d et d instabilitd instabilités s aérodynamiques a (écoulements subsoniques et transsoniques) Etude Paramétrique: Diamètre de l orifice Energie déposée Volume de la cavité Distance inter-électrode Calculs CFD (CEDRE) Réalisation d un prototype: Mesures de vitesses Effets sur phénomènes aérodynamiques Performances recherchées: - Vitesse du jet: 200 à 500 m/s - Fréquence: 1 à 2kHz

7 Premiers calculs CEDRE (1/2) Conditions initiales: Température initiale dans la cavité: 1000K Température ambiante: 300K Pression initiale dans la cavité: Pa Pression ambiante: Pa t= 20μs t= 60μs t= 200μs -275 m/s < Vitesse < 960 m/s Modèle: Navier-Stokes + K-L Maillage 2D-plan Diamètre de l orifice: 0.5mm Vitesse (m/s) Vitesse du jet sur l'orifice Temps (micro-secondes)

8 Premiers calculs CEDRE (2/2) Pression et température dans la cavité t=20μs t=200μs Pression (Pascal) Température (Kelvin) Pression Température K < T < 900K Prochains calculs: Temps (micro-seconde) Maillage 3D (géométrie de révolution) Etude paramétrique (variation du volume, du diamètre d orifice, et de la température) Calculs du jet en présence d écoulement

9 Prototype de l actionneurl Configurations prévues: 4 profondeurs de chambre: 2, 3, 4 et 6mm 3 distances inter-électrodes: 1, 2 et 3mm 3 diamètres d orifice: 0.5, 0.74 et 1mm Evolutions à discuter: Matériaux électrode de masse? Configuration multi-électrodes? Barrière diélectrique? Forme extrémité d anode?

10 Circuit d alimentation d électrique 2 options: Circuit à «bobine» (type allumage automobile ) Alimentation haute tension + décharge d un condensateur (circuit RC) L énergie déposée est donnée par ½.C.V 2 Le produit R x C et la tension de claquage V de l actionneur fixent la fréquence

11 Méthodes de mesure envisagées es Mesures électriques: Courant, tension (pont diviseur) Energie déposée Fréquence Mesures aérodynamiques : sans écoulement Plan laser (qualitatif) Mesure de la vitesse du jet Fil chaud? proximité haute tension Sonde de pression? champ de température avec écoulement Effet sur décollements Ecoulements: - subsoniques - transsoniques

12 1ères visualisations par plan laser Prototype - sans écoulement Forte densité homogène de particules Pélect.=0,4W Nuage de particules prés de l orifice Actionneur et électronique de commande en cours de réalisation

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