Recherche en propulsion et aérodynamique

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1 Recherche en propulsion et aérodynamique Huu Duc Vo et Njuki W. Mureithi Département de génie mécanique École Polytechnique de Montréal 8 ème Journée de la recherche 28 mai

2 Projets Recherche en propulsion : augmentation de la performance et fiabilité des moteurs d avions Prédiction et suppression des instabilités aérodynamiques Prédiction des vibrations non-synchrones Recherche en aérodynamique: contrôle de l écoulement par actionnement plasma Commande de vol par actionnement plasma 2

3 Recherche en propulsion: augmentation de la performance et fiabilité des moteurs d avion compresseurs écoulement de jeu d aube CARTER soufflante ROTOR vitesse du rotor ROTOR 3

4 1) Prédiction et suppression des instabilités aérodynamiques Noureddine Djeghri, Heriniaina A. Rabezandriny (directeur: Huu Duc Vo) décrochage tournant pompage compresseur perte soudaine de puissance dommages au moteur Objectif: - développer un système non-empirique de prédiction - développer des technologies effectives de suppression Impacts: - diminution significative des coûts et délais de conception - augmentation de la performance du moteur Méthodologie: - simulation numériques (CFD) pour comprendre la physique - développement d un système de prédiction basé sur des critères physiques et des outils analytiques et CFD - évaluer et optimiser des technologies de suppression par CFD 4

5 Résultats et travaux en cours interface injection axisymétrique carter sans injection avec injection écoulement entrant écoulement de jeu interface au bord d attaque (critère) Rapport de pression extension de la plage de fonctionnement du compresseur avec injection sans injection Traitement de carter Micro-injecteurs Débit massique 5

6 2) Prédiction des vibrations non synchrones (NSV) Jean Thomassin, Martin Drolet (directeurs: Huu Duc Vo, Njuki W. Mureithi) carter du compresseur jeu d aube vitesse du rotor ROTOR oscillation de l écoulement dans cette region caused es vibrations imprévisibles et assez importantes pour briser les composantes Objectifs: - élucider le mécanisme physique - développer un outil de prédiction Impacts: - diminution significative des coûts et délais de conception - augmentation de la durée de vie des moteurs - diminution du bruit associé à ces oscillations Méthodologie: - hypothèse et modélisation du mécanisme - validation avec données disponibles - validation sur deux bancs d essai 6

7 Résultats hypothèse modélisation outil de prédiction résonance de jet impactant validation sur banc d essai générique validation sur compresseur validation statistique sur d autres compresseurs dans la littérature Première équation de prédiction des NSV au monde! (prédiction des vitesses critiques dès la phase de design) 7

8 Recherche en aérodynamique: contrôle de l écoulement par actionnement plasma zone de formation de plasma air ACTIONNEUR PLASMA écoulement induit Enloe et al. (2003) électrodes matériel diélectrique (isolant électrique) tension AC - quelques kilovolts - quelques kilohertz - basse puissance - actionnement sans actionnement avec actionnement continu par impulsions Roth et Dai (2006) tension tension temps temps on off on 8

9 3) Commande de vol par actionnement plasma Gilles Boesch, Shinya Ueno, Bruno Savard, Christelle Wanko Tchatchouang (directeurs: Huu Duc Vo, Njuki W. Mureithi) Objectif: changer ou générer la portance à bas angle d incidence changement de portance sur aile génération de portance sur empennages Impact: - Réduction de poids et des coûts de fabrication et d entretien - Augmentation de portée aile conventionnelle aile sans surfaces mobiles 9

10 Concepts proposés actionnement plasma en bout d aile volet Gurney par plasma actionneur tourbillon marginal bord de fuite bout d aile actionneurs pour contrer/créer tourbillon marginal afin d augmenter/générer la portance actionneur pour dévier l écoulement au bord de fuite pour changer/générer la portance Méthodologie: 1) évaluation des concepts par simulations CFD 2) validation avec tests en soufflerie modèle d actionneur champ de force aile (vue avant) section d essai (vue en aval) balance mesure de force 10

11 Résultats et travaux en cours Actionnement plasma en bout d aile Simulations numériques de l écoulement (CFD) Tests en soufflerie sans actionnement distribution de vorticité avec actionnement portance (N/m) avec actionnement sans actionnement % changement de moment % envergure vitesse de l écoulement (m/s) Volet Gurney par plasma diélectrique électrodes Tests en soufflerie 11