Passive vibration damping of hydrofoils using resonant piezoelectric shunts
Résumé
Ce travail s’intéresse à une stratégie de contrôle dynamique de surfaces portantes marines visant à réduire leur amplitude vibratoire par couplage piézoélectrique. En effet, sous certains régimes d’écoulement, les surfaces portantes marines peuvent être sujettes à des phénomènes de vibrations sous écoulement, caractéristiques de couplages fluide-structure forts. Ces vibrations s’avèrent particulièrement néfastes car elles conduisent à une diminution de la durée de vie par fatigue et à une détérioration de la discrétion acoustique. La compréhension physique des phénomènes de vibration sous écoulement, ainsi que la modification de la dynamique de la structure dans l’objectif d’une réduction de ces vibrations, présentent donc un fort intérêt applicatif. Une preuve de concept est proposée pour le contrôle du premier mode de flexion d’une plaque plane encastrée-libre sous écoulement hydrodynamique. La plaque est équipée de patchs piézoélectriques connectés à un shunt résonant purement passif constitué d’une inductance et d’une résistance. Une étude expérimentale des vibrations sous écoulement de la plaque montre qu’elle est soumise à deux régimes d’excitation en fonction de la vitesse d’écoulement : i) excitation large-bande due à la turbulence inhérente de l’écoulement incident et ii) excitation tonale correspondant à un forçage de la structure par lâcher tourbillonnaire au bord de fuite. Nous détaillons ensuite la conception et la mise en œuvre du shunt piézoélectrique résonant pour contrôler le premier mode de flexion pour les deux types d’excitation. Les résultats expérimentaux montrent une réduction de l’amplitude vibratoire ; notamment une division par trois de la valeur efficace des vibrations de la plaque.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)