Debien Antoine
Étude électromécanique et optimisation d'actionneurs plasmas à décharge à barrière diélectrique – Application au contrôle de décollement sur un profil d'aile de type NACA 0015
frDépôt légal électroniqueConsulter le texte intégral de la thèse (format PDF)
Index
École doctorale :
UFR ou institut :
Secteur de recherche :
Section CNU :
Résumé
Français
Étude électromécanique et optimisation d'actionneurs plasmas à décharge à barrière diélectrique – Application au contrôle de décollement sur un profil d'aile de type NACA 0015
Cette thèse est effectuée dans le cadre du projet Européen "PlasmAero" dont le but est de développer et d'étudier des actionneurs plasmas, et de démontrer leur capacité à contrôler des écoulements aérodynamiques. L'actionneur plasma à Décharge à Barrière Diélectrique (DBD) de surface est un moyen innovant pour contrôler un écoulement en utilisant le vent électrique induit par la force électrohydrodynamique (EHD) générée au sein du gaz ionisé. Une première partie est dédiée à l'étude des actionneurs plasmas. L'influence de la géométrie de l'électrode active d'une DBD est précisée par des mesures électriques, optiques et mécaniques. Les régimes de la décharge de surface peuvent être totalement modifiés, tout comme l'évolution de la force EHD en fonction du temps, calculée ici par bilan intégral. Une géométrie optimisée permet de supprimer le régime de décharge streamer et d'augmenter l'efficacité de l'actionneur de 0,65 à 0,97 mN/W. De plus, des configurations à multi-électrodes (sliding discharge et multi-DBD) sont étudiées et développées. Une multi-DBD à potentiels alternés a permis d'obtenir un vent électrique record de 10,5 m/s. L'étude du contrôle d'un écoulement décollé à mi-corde ou en bord de fuite sur l'extrados d'un profil NACA 0015 fait l'objet de la seconde partie de la thèse. Une DBD standard à deux électrodes, une multi-DBD à six électrodes et une DBD de type "nanoseconde" sont utilisées pour agir sur une séparation à des nombres de Reynolds atteignant 1,3μ106, avec une transition naturelle ou déclenchée. Les résultats démontrent que le contrôle permet de repousser efficacement la séparation, améliorant ainsi les performances aérodynamiques du profil.
Mots-clés libres : Décharge à barrière diélectrique, plasma froid, vent électrique, force électrohydrodynamique, décharge de surface, actionneur plasma, contrôle d’écoulement, NACA 0015.
- Couche limite -- Contrôle
- Plasmas froids
- Décollement des écoulements
- Actionneurs plasmas
- Électrofluidodynamique
English
Characterization and optimisation of a dielectric barrier discharge plasma actuator - Application to airflow separation control over a NACA 0015 airfoil
This work is conducted in the framework of the European PlasmAero project that aims to demonstrate how plasma actuators can be used to control aircraft aerodynamic. Surface Dielectric Barrier Discharge (DBD) is an innovative solution to control a flow with the electric wind induced by the electrohydrodynamic (EHD) force produced by a surface discharge. A first part is dedicated to plasma actuators study. The exposed electrode shape of a DBD actuator is investigated by electrical, optical and mechanical characterization. Discharges properties and EHD force evolution is fully dependent of exposed electrode shape. With an optimized active electrode shape, streamer discharge is cancelled while actuator effectiveness is increased from 0.65 to 0.97 mN/W. Flow field induced by multiple electrode design is also investigated. An innovative multi-DBD design is proposed. Inhibition of mutual interaction between successive DBD actuators and exposed electrode shape optimization conduct to an electric wind velocity of 10.5 m/s. In a second part, the control of boundary layer separation on a NACA 0015 airfoil is investigated. An ac DBD, a multi-DBD and a nanosecond DBD are used to manipulate separation at a Reynolds number Re = 1.3μ106, with tripped and natural boundary layer. Results show that actuators can effectively remove the separation existing without actuation.
Keywords : Dielectric barrier discharge, non-thermal plasma, electric wind, electrohydrodynamic force, surface discharges, plasma actuator, flow control, NACA 0015.
Notice
- Diplôme :
- Doctorat d'Université
- Établissement de soutenance :
- Université de Poitiers
- UFR, institut ou école :
- UFR des sciences fondamentales et appliquées (SFA)
- Laboratoire :
- Pôle poitevin de recherche pour l'ingénieur en mécanique, matériaux et énergétique - PPRIMME
- Domaine de recherche :
- Génie électrique et mécanique des fluides
- Directeur(s) de thèse :
- Eric Moreau, Nicolas Benard
- Date de soutenance :
- 25 février 2013
- Président du jury :
- Christophe Laux
- Rapporteurs :
- Cameron Tropea, Antoine Rousseau
- Membres du jury :
- Eric Moreau, Nicolas Benard, Jean-Paul Bonnet, Jean-Claude Courty, Daniel Caruana
Menu :
-
-
À propos d'UPthèses
-
Voir aussi
Annexe :
-
Une question ?
Avec le service Ubib.fr, posez votre question par chat à un bibliothécaire dans la fenêtre ci-dessous :
ou par messagerie électronique 7j/7 - 24h/24h, une réponse vous sera adressée sous 48h.
Accédez au formulaire...
Université de Poitiers - 15, rue de l'Hôtel Dieu - 86034 POITIERS Cedex - France - Tél : (33) (0)5 49 45 30 00 - Fax : (33) (0)5 49 45 30 50
these@support.univ-poitiers.fr -
Crédits et mentions légales