Author: Nikolaos Simiriotis (docteur en mécanique des fluides).)
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
La présente thèse étudie par simulation numérique et analyse physique les effets du morphing électroactif pour le design des ailes du futur permettant de réduire l'impact environnemental et d'accroître l'efficacité du transport aérien. La thèse examine les effets du morphing électroactif hybride. Ce concept consiste en une association de diverses classes d'actionneurs électroactifs opérant à des échelles de temps et de longueur multiples, en accord avec la dynamique du spectre turbulent et dans un contexte de bio-inspiration concernant l'actionnement des ailes, ailerons et plumes de grands oiseaux prédateurs. Le morphing électroactif hybride crée des modifications de la turbulence à de multiples échelles dans les zones cisaillées et le sillage proche et crée l'augmentation des performances aérodynamiques par l'action de mécanismes de rétroaction. La thèse effectue des simulations numériques à nombre de Reynolds élevé autour de configurations de profils d'aile et d'ailes d'avion supercritiques dans les régimes du bas subsonique correspondant aux phases du décollage et atterrissage, et transsonique correspondant au vol de croisière. Toutes les simulations sont effectuées par le code NSMB (Navier Stokes MultiBlock), en utilisant des approches de modélisation de la turbulence efficaces, permettant de prédire en accord avec les expériences physiques, le développement d'instabilités et de structures cohérentes gouvernant la dynamique des écoulements. Dans ce contexte, l'approche « Organized Eddy Simulation » (OES) a été employée et améliorée par des concepts de cascade inverse utilisant de la réinjection de la turbulence dans les zones fortement cisaillées. Cette méthode, basée sur un forçage stochastique des équations de transport turbulent a été étendue dans la présente thèse aux trois dimensions et ses bénéfices ont été quantifiés concernant l'évaluation des efforts aérodynamiques et le développement d'instabilités fluide. Les avantages de cette approche, qui a été introduite par ailleurs au sein de la « Detached Eddy Simulation », ont été étudiés concernant la prédiction du tremblement en régime transsonique et de l'interaction choc-couche limite. Les régimes du bas subsonique concernent les écoulements autour de profils et d'ailes de type A320 en configurations statiques et en morphing et sont étudiés en utilisant l'approche de modélisation OES également. Le morphing de la région proche du bord de fuite à l'aide de faibles déformations et de vibrations de fréquences dans le rang de 100-400 Hz a été étudié en synergie avec des résultats expérimentaux du projet Européen H2020 N° 723402 SMS : « Smart Moprhing and Sensing for Aeronautical configurations ». A l'aide d'une étude paramétrique détaillée, il a été mis en évidence que des combinaisons optimales de fréquence-amplitude de ces actionnements fournissent une augmentation drastique de la finesse aérodynamique. Ces effets ont été obtenus à l'aide de manipulation de la dynamique des interfaces « Turbulent - Non Turbulent » (TNT) et des interactions avec les interfaces « Turbulent- Turbulent » (TT). De plus, cette thèse a développé un modèle structural efficace permettant le contrôle de forme par des Alliages à Mémoire de Forme (AMF). Ces actionneurs permettent d'obtenir de grandes déformations à de basses fréquences en appliquant une grande cambrure de l'aile pour augmenter la portance et pour adapter la forme de l'aile aux différentes sollicitations aérodynamiques. La présente thèse propose un modèle efficace pour obtenir des formes-ciblées de configurations aérodynamiques utilisant des AMF embarqués. Un nouvel algorithme robuste a été développé et validé pour prédire la réponse non-linéaire de l'interaction AMF-structure. Cet algorithme a été couplé avec une méthode de prédiction de la structure et des paramètres opérationnels optimaux pour le design, fournissant ainsi des architectures de morphing plus performantes et réduisant l'impact environnemental.
Author: Tero Tuovinen
Publisher: Springer Nature
ISBN: 3031611098
Category :
Languages : en
Pages : 289
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Author: Yurii N. Grigoryev
Publisher: Springer
ISBN: 3319553607
Category : Science
Languages : en
Pages : 225
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This book presents an in-depth systematic investigation of a dissipative effect which manifests itself as the growth of hydrodynamic stability and suppression of turbulence in relaxing molecular gas flows. The work describes the theoretical foundations of a new way to control stability and laminar turbulent transitions in aerodynamic flows. It develops hydrodynamic models for describing thermal nonequilibrium gas flows which allow the consideration of suppression of inviscid acoustic waves in 2D shear flows. Then, nonlinear evolution of large-scale vortices and Kelvin-Helmholtz waves in relaxing shear flows are studied. Critical Reynolds numbers in supersonic Couette flows are calculated analytically and numerically within the framework of both linear and nonlinear classical energy hydrodynamic stability theories. The calculations clearly show that the relaxation process can appreciably delay the laminar-turbulent transition. The aim of the book is to show the new dissipative effect, which can be used for flow control and laminarization. This volume will be of interest and useful to mechanical engineers, physicists, and mathematicians who specialize in hydrodynamic stability theory, turbulence, and laminarization of flows.
Author: Rafael Vazquez
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 081764699X
Category : Science
Languages : en
Pages : 218
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This monograph presents new constructive design methods for boundary stabilization and boundary estimation for several classes of benchmark problems in flow control, with potential applications to turbulence control, weather forecasting, and plasma control. One of the main features of the book is a unique "backstepping" approach to parabolic partial differential equations, which yields not only the stabilization of the flow, but also the explicit solvability of the closed-loop system. The work is an excellent reference for a broad, interdisciplinary engineering and mathematics audience: control theorists, fluid mechanicists, mechanical engineers, aerospace engineers, chemical engineers, electrical engineers, applied mathematicians, as well as research and graduate students in these fields.
Author: László Könözsy
Publisher: Springer
ISBN: 9783030135423
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 141
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This book gives a mathematical insight--including intermediate derivation steps--into engineering physics and turbulence modeling related to an anisotropic modification to the Boussinesq hypothesis (deformation theory) coupled with the similarity theory of velocity fluctuations. Through mathematical derivations and their explanations, the reader will be able to understand new theoretical concepts quickly, including how to put a new hypothesis on the anisotropic Reynolds stress tensor into engineering practice. The anisotropic modification to the eddy viscosity hypothesis is in the center of research interest, however, the unification of the deformation theory and the anisotropic similarity theory of turbulent velocity fluctuations is still missing from the literature. This book brings a mathematically challenging subject closer to graduate students and researchers who are developing the next generation of anisotropic turbulence models. Indispensable for graduate students, researchers and scientists in fluid mechanics and mechanical engineering.
Author: A. Gyr
Publisher: Springer
ISBN: 9789048145553
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 0
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Drag Reduction of Turbulent Flows by Additives is the first treatment of the subject in book form. The treatment is extremely broad, ranging from physicochemical to hydromechanical aspects. The book shows how fibres, polymer molecules or surfactants at very dilute concentrations can reduce the drag of turbulent flow, leading to energy savings. The dilute solutions are considered in terms of the physical chemistry and rheology, and the properties of turbulent flows are presented in sufficient detail to explain the various interaction mechanisms. Audience: Those active in fundamental research on turbulence and those seeking to apply the effects described. Fluid mechanical engineers, rheologists, those interested in energy saving methods, or in any other application in which the flow rate in turbulent flow should be increased.
Author: Morris W. Rubesin
Publisher:
ISBN:
Category : Fluid dynamics
Languages : en
Pages : 38
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Author: Nikolaĭ Aleksandrovich Sokolov
Publisher:
ISBN:
Category : Hydrodynamics
Languages : en
Pages : 64
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The study of the hydrodynamic properties of planing bottom of flying boats and seaplane floats is at the present time based exclusively on the curves of towing tests conducted in tanks.
Author: Jie Ren
Publisher: Springer
ISBN: 9811068321
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 110
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This thesis first reveals the mechanism of Görtler instabilities and then demonstrates how transitions at hypersonic flows can be effectively controlled (either promoted or suppressed) with Görtler or Klebanoff modes. It focuses on understanding and controlling flow transitions from mild laminar to fully turbulent flows at high speeds—aspects that have become crucial at the dawn of an incredible era, in which hypersonic vehicles are becoming available. Once this occurs, it will be possible to travel from Beijing to Los Angeles within just 2 hours, and we will all live in a genuinely global village—and not just virtually, but physically. Görtler instabilities have often been used to promote flow transition in hypersonic vehicles. However, how Görtler instabilities are excited and how they evolve in hypersonic flows are questions that have yet to be answered.
Author: Kenzu Abdella
Publisher:
ISBN:
Category : Electrohydrodynamics
Languages : en
Pages : 346
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