Projet ANR-15-CE22-0002 – ACTIV_ROAD : Réduction active de la trainée aérodynamique. Contrôle des sillages : du véhicule de tourisme au grand routier
Programme : Véhicules propres et sûrs (DS0603) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Monsieur thomas castelain (Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique)
Montant : 802217.0 euros
Date de début : 2015
Durée : 48 mois
Résumé : Ce projet porte sur l’amélioration des performances aérodynamiques de véhicules terrestres. La réduction de la trainée aérodynamique associée à ces corps non profilés est un enjeu énergétique majeur associé à des conséquences environnementales et sociétales significatives. Dans de nombreux cas, la forme arrière du véhicule, tant pour les poids lourds que pour une grande classe de véhicules particuliers, correspond à un culot droit et conduit au développement d’un sillage turbulent marqué par une bulle de recirculation associée à une zone de faible pression. Il en résulte une perte énergétique qui s'accroît avec la vitesse du véhicule. L’objectif du projet est l’exploitation d’une stratégie spécifique de contrôle d’écoulement pour augmenter la pression au culot et ainsi diminuer la trainée. La méthode de contrôle proposée dans le projet s’appuie sur une composante passive (volets plats ou courbés) et une composante active qui consiste en l’injection à proximité immédiate du culot de la maquette étudiée de perturbations à haute fréquence par utilisation de jets pulsés. Selon des expérimentations préliminaires, l'action combinée de ces deux composantes conduit à des modifications significatives de l’écoulement de sillage, telles que la déflection des lignes de courant moyennes, favorable à une augmentation de la pression de culot, une modification progressive avec la fréquence d’actionnement des termes du tenseur de Reynolds et de la dissipation d’énergie cinétique en chaleur dans les couches de cisaillement. L’influence de ces caractéristiques aérodynamiques sur la pression au culot du corps étudié n’est cependant pas parfaitement établie, et selon les propriétés du corps (rapport de forme, débit de soubassement) ces caractéristiques variées peuvent contribuer différemment à la modification de la pression au culot. Il est donc fondamental de déterminer, selon un protocole maîtrisé, l’effet du contrôle.
On privilégie ici une approche expérimentale pour évaluer, comprendre, modéliser et contrôler de manière robuste le gain en traînée aérodynamique. En premier lieu, des essais en soufflerie porteront sur une maquette générique permettant d’accéder à différentes valeurs de rapport de forme et débit de soubassement et intégrant, à proximité d’une paroi rajoutée complétant le culot droit, des actionneurs de dernière génération capables de générer des jets pulsés à haute fréquence avec la maîtrise de la circulation des échelles injectées. Ces essais s'accompagneront de la mise en œuvre de stratégies de contrôle de complexité croissante, de la boucle ouverte à la boucle fermée robuste, au service de la compréhension des phénomènes physiques et de la découverte de nouvelles stratégies de contrôle par l’utilisation de méthodes d’apprentissage automatiques. Des simulations numériques ciblées aideront au dimensionnement de la maquette et à l’examen approfondi de l’écoulement de référence sans contrôle. L’ensemble des résultats obtenus permettront d’extraire les paramètres caractéristiques pertinents pour établir des lois d’échelle exprimant les conditions sous lesquelles le contrôle est favorable à une réduction de trainée. De plus, compte-tenu des applications industrielles visées, il est indispensable de déterminer la robustesse des effets du contrôle vis à vis des paramètres que sont la vitesse d’écoulement et les variations temporelles de celle-ci, l’épaisseur de couche limite ou encore la mise en dérapage. Ces éléments rendront possible l’estimation des gains de traînée offerts par le contrôle, qu’il s’appuie sur des actionneurs pneumatiques ou sur d’autres technologies d’actionneur, sur des cycles de roulage normalisés.