La section du tube cylindrique est brutalement réduite par une couronne. On étudie la déformation de cette couronne sous l'effet des forces aérodynamiques, le tube étant supposé indéformable. On peut voir ci dessous le maillage de peau du domaine fluide au niveau de la couronne. Les différentes couleurs représentent le champ de nombre de mach sur la peau du maillage. On peut voir des effets instationnaires (recirculations) dus à la brutale expansion après la couronne.Application: couplage aéroélastique d'une membrane dans un tube cylindrique
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Méthodologie de couplage
dynamique :
- déterminer les premiers modes propres de la structure - calculer un écoulement moyen autour de la structure en position déformée (suivant le premier mode par exemple) - "lacher" la structure et effectuer la simulation aéroélastique - vérifier si le déplacement de la
structure est amortit ou bien amplifié ce qui indique un cas de
flottement (résonnance de la structure sous l'effet du couplage
fluide-structure).
A l'extrême gauche, on peut voir la couronne (rendu surfacique
vert-rose) ainsi que le maillage de peau du domaine fluide.
Le mode que l'on va étudié ici est le premier mode (flexion)
de la stucture, voir ci-contre. On ne montre que la peau du maillage fluide
qui a suivi la déformation de la couronne .
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On peut voir ci-contre la couronne sans déformation (à
gauche) et de déformation maximale (à droite).
Le champ représenté est toujours le nombre de Mach obtenu lors de la simulation aéroélastique dynamique. |
A titre d'exemple, on montre les 6 premiers modes de la structure
composée d'éléments coques. Il faut noter que les
modes 2 et 3 sont similaires (rotation de 90 degré) ainsi que les
modes 4 et 5.
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| mode 1 | mode 2 | mode 3 |
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| mode 4 | mode 5 | mode 6 |
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Le cylindre représente un booster à poudre d'Ariane. Son extremité droite se termine par une tuyère. Lors de la combustion, un écoulement se crée de la gauche vers la droite. De brutales variations de sections produites par plusieurs anneaux engendrent des tourbillons qui sont convectés vers l'aval. Lors de leur passage dans le col de la tuyère, ces tourbillons provoquent une variations du débit et par conséquence produisent des ondes acoustique dans le cylindre (voir animation ci-contre). On cherche a reproduire ce phénomène de résonnance acoustique en imposant un écoulement pulsé en entrée du cylindre. On étudie l'influence de la fréquence de pulsation (par rapport à la fréquence du premier mode propre de la structure) ainsi que l'influence de l'amplitude de la pulsation. |
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| pulsation identique au mode 1 | pulsation de 10% supérieure au mode 1 |