Le corps d'Ahmed : de la simulation vers le contrôleLe corps d’Ahmed : de la simulation vers le contrôle Emmanuel GUILMINEAU Equipe Modélisation Numérique Laboratoire de Mécanique

Le corps d’Ahmed : de la simulation vers le contrôle

Emmanuel GUILMINEAU

Equipe Modélisation NumériqueLaboratoire de Mécanique des Fluides-CNRS UMR 6598

Ecole Centrale de Nantes, Nantes, FRANCE

GRD Contrôle des Décollements, I.M.F.T. Toulouse24 mars 2005

Emmanuel Guilmineau, LMF, Ecole Centrale de Nantes Corps d’Ahmed

IntroductionLe numérique

RésultatsContrôle

Conclusions

Physique de l’écoulement

Ahmed model

Expérience de Lienhart & Becker, 2003

Vitesse : 40m/s⇒ Re = 2.8×106

2 angles de la lunette : 25◦ et 35◦(Ahmed et al., 1984)



RésultatsContrôle

Conclusions

Physique de l’écoulement

Topologie de l’écoulement dans la région arrière du corps

Topologie

25◦ 35◦

(Menter & Kuntz, 2002)

25◦ : bulle de séparation au début de la lunette arrière

35◦ : séparation massive sur toute la lunette arrière



RésultatsContrôle

Conclusions

Solveur ISISDescription du maillage

Le Solveur ISIS

Ecoulements visqueux incompressibles

Phases non-miscibles

Equations de Navier-Stokes-Reynolds moyennées

Discrétisation volume fini entièrement impliciteVolume de controle de forme arbitrairePrécision du 2nd ordre en espace et en tempsEquation de pression : algorithme SIMPLESolveurs GMRES/CGSTAB + ILU(k)Version parallélisée (MPI)

Modélisation de la turbulence1 Eq : Spalart-Allmaras2 Eqs: K − ε, K −ω Wilcox/Menter, EASM, ASM7 Eqs: Rij −ωLES : D.E .S.



RésultatsContrôle

Conclusions

Solveur ISISDescription du maillage

Maillage utilisé

Domaine

Domaine de calcul: 2×L devant et 3×L derrière le corps, lalargeur=0.935 m et la hauteur=1.4 m

x = 0 : fin du corps, y = 0: plan de symétrie, z = 0 : sol

Calcul avec ou sans les pieds du corps

Maillage

Sans les pieds : 1.8106 noeudsAvec les pieds : 3.9106 noeuds

Nombre de points sur le corps ∼ 15,300

Distance y+ ∼ 0.24



RésultatsContrôle

Conclusions

Angle de la lunette : 25◦


Remarques

Angle de la lunette arrière: 25◦

Géométrie

Modèles de turbulence utilisés

1 Eq : Spalart-Allmaras

2 Eqs: K −ω SST (Menter), EASM, ASM

7 Eqs: Rij −ω (2 modèles pour le terme pression-déformation :IP and SSG)

LES : D.E .S. SST



RésultatsContrôle

Conclusions



Remarques

Lignes de courant dans le plan de symétrie

Expérience Rij−ω SSG DES SST

Spalart-Allmaras EASM Rij−ω IP

K −ω SST ASM



RésultatsContrôle

Conclusions



Remarques

U Profils de vitesse à y = 0



RésultatsContrôle

Conclusions



Remarques

Lignes de frottement sur la lunette arrière

Spalart-Allmaras Rij −ω IP EASM

K −ω SST Rij −ω SSG ASM

DES SSTEmmanuel Guilmineau, LMF, Ecole Centrale de Nantes Corps d’Ahmed


RésultatsContrôle

Conclusions



Remarques

Coefficient de traînée

Modèle de turbulence Sans les pieds Avec les piedsSpalart-Allmaras 0.3291

K −ω SST 0.3074Rij −ω IP 0.3016

Rij −ω SSG 0.2698EASM 0.2138ASM 0.2505

DES SST 0.2725Expérience 0.2846



RésultatsContrôle

Conclusions



Remarques

Angle de la lunette arrière 35◦

Géométrie

Sans les pieds Avec les pieds

Modèles de turbulence utilisés

1 Eq : Spalart-Allmaras

2 Eqs: K −ω SST (Menter), EASM, ASM

7 Eqs: Rij −ω (2 modèles pour le terme pression-déformation :IP and SSG)



RésultatsContrôle

Conclusions



Remarques

Lignes de courant dans le plan de symétrie

x[mm]

z[m

m]

-1000 -500 0 5000

100

200

300

400

500

600

Expérience Rij−ω SSG Rij−ω IP

Spalart-Allmaras EASM

K −ω SST ASM



RésultatsContrôle

Conclusions



Remarques

U Profils de vitesse à y = 0 (sans les pieds)



RésultatsContrôle

Conclusions



Remarques

Lignes de frottement sur la lunette arrière (sans les pieds)

Spalart-Allmaras Rij −ω IP EASM

K −ω SST Rij −ω SSG ASM



RésultatsContrôle

Conclusions



Remarques

U Profils de vitesse dans le plan de symétrie



RésultatsContrôle

Conclusions



Remarques

Coefficient de traînée

Modèle de turbulence Sans les pieds Avec les piedsSpalart-Allmaras 0.3404 ×

K −ω SST 0.2895 0.3138Rij −ω IP 0.2835 0.3123

Rij −ω SSG 0.2504 0.2858EASM 0.2343 0.2674ASM 0.2386 ×

Expérience × 0.2551



RésultatsContrôle

Conclusions



Remarques

Conclusions

25◦ : aucun modèle de turbulence ne prédit la séparation et leréattachmement sur la lunette arrière.

35◦ : toutes les simulations prédisent un bon accord avec lesdonnées expérimentales.

Contrôle

Tentative de contrôle pour l’angle d’incidence de la lunette de 35◦,

Modèle de turbulence : EASM,

Maillage sans les pieds de la maquette.



RésultatsContrôle

Conclusions

DéfinitionCorps d’AhmedRésultats

Définition du jet

U = Ujetd jet

d jet : vecteur unité représentantla direction du jet,

αjet : angle entre d jet et la lunette,

Ujet : vitesse du jet



RésultatsContrôle

Conclusions


Corps d’Ahmed

Caractéristiques

h = 1mm, soit 0.45% de la longueur de la lunette

75% de la largeur du corps d’Ahmed,

A = 145.875mm2, soit 0.34% de la surface de la lunette.

Maillage

Corps d’Ahmed : 28300 points,

Fente : 350 points (10 × 35).



RésultatsContrôle

Conclusions


Lignes de courant

Ujet = 0m/s Ujet = 24m/s and αjet = 90◦

Ujet = 48m/s and αjet = 60◦ Ujet = 41m/s and αjet = 337◦



RésultatsContrôle

Conclusions


Lignes de frottement


Ujet = 48m/s and αjet = 60◦ Ujet = 41m/s and αjet = 337◦



RésultatsContrôle

Conclusions


Coefficient de trainée

AngleVitesse 30◦ 60◦ 90◦ 218◦ 305◦ 335◦ 337◦

Aspiration Soufflage

0 m/s 0.2412 0.2412 0.2412 0.2412 0.2412 0.2412 0.2412

24 m/s 0.2687 0.2692 0.2419

41 m/s 0.2386

48 m/s 0.2692 0.2670 0.2990 0.2665

49 m/s 0.2387



RésultatsContrôle

Conclusions


Coefficient de trainée



RésultatsContrôle

Conclusions


Vecteur vitesse dans le plan de symétrie




RésultatsContrôle

Conclusions


Coefficient de pression à l’arrière

Plan de symétrie



RésultatsContrôle

Conclusions

Conclusions & Perspectives

Conclusions

Premières tentatives de contrôle pour l’incidence de 35◦,

Gain environ 2%

Perspectives

Positionner une fente sur le côté de la lunette arrière,

Utilisation de plusieurs fentes (soufflage, aspiration).


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