Unsteady near-wall characterization and control of the flow around a bluff-body
Caractérisation pariétale instationnaire et contrôle de l'écoulement autour d'un corps épais
Résumé
To be efficient, strategies aiming at reducing automotive vehicles aerodynamic drag have to be based on an increased knowledge of the physical phenomena present in the flow around the vehicle. This experimental work intends to contribute to the understanding of these phenomena by focusing on the flow around a generic vehicle model, the Ahmed body. This flow is characterized by the development of a recirculation bubble surrounded by two longitudinal vortex structures in the immediate neighborhood of the model rear window. At first, this flow is studied by polarographic method in a water tunnel, this method permits the unsteady wall shear stress measurement. This physical quantity is particularly sensitive to the presence of coherent structures in the near-wall region. By the use of different analysis methods, we highlight the presence of marked unsteadinesses in the flow strongly participating in the complex dynamics of the vortex structures. A flow control using a deflector is then studied. The increase in the separated bubble on the rear window by the device allows, under certain conditions, a drag reduction of about 9%. We focus on the understanding of the physical mechanisms involved in this modification of the aerodynamic stresses, in particular by characterizing the influence of the control on the flow topology. The modification of the balance existing between the separated zone on the window and the longitudinal vortex structures developing at its contact allows the decrease in their contribution to the aerodynamic drag. We show that the increase imposed in the recirculation bubbles allows the weakening, then the destruction, of the longitudinal vortices. This study shows that it is necessary to take all the vortex structures into account around this kind of three-dimensional configuration in order to design more efficient flow control strategies.
Ce travail expérimental entend contribuer à la compréhension des phénomènes physiques présents dans l’écoulement autour d’un modèle générique de véhicule, le corps de Ahmed. Cet écoulement se caractérise par le développement d’un bulbe de recirculation encadré de deux structures tourbillonnaires longitudinales au voisinage immédiat de la paroi de la lunette arrière du modèle. Dans un premier temps, cet écoulement est étudié par méthode polarographique en canal hydrodynamique, cette méthode permettant l’accès au frottement pariétal instationnaire. Par l’utilisation de diverses méthodes d’analyse, nous mettons en évidence la présence d’instationnarités marquées dans l’écoulement qui participent fortement à la complexité de la dynamique des différentes structures tourbillonnaires. Un contrôle de l’écoulement au moyen d’un déflecteur est ensuite étudié. L’augmentation du bulbe décollé sur la lunette par le dispositif de contrôle permet, sous certaines conditions, une réduction de la traînée aérodynamique du corps de l’ordre de 9%. Nous mettons l’accent sur la compréhension des mécanismes physiques mis en jeu dans cette modification des efforts aérodynamiques, notamment par la caractérisation de l’influence du contrôle sur la topologie de l’écoulement. Nous montrons notamment que l’amplification imposée au bulbe de recirculation permet l’affaiblissement, puis la destruction, des structures longitudinales. Cette étude montre ainsi qu’il est nécessaire de prendre en compte toutes les structures tourbillonnaires autour de ce type de configuration tridimensionnelle afin de mettre en œuvre des stratégies de contrôle plus efficaces.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)