Étude de concepts de morphing électroactif innovants pour l'augmentation des performances aérodynamiques d'une aile d'A320 par simulation numérique de Haute Fidélité
Notice bibliographique
Résumé
The present thesis aims at investigating bio-inspired concepts of morphing wings for future greener aviation through aerodynamic performance increase in the context of CO2 emissions reduction. The work was conducted under the European research project BEALIVE - “Bioinspired Electroactive multiscale Aeronautical Live skin”, http://horizon-europe-bealive.eu/, and in the continuation of the European research project SMS - “Smart Morphing and Sensing for aeronautical configurations”, www.smartwing.org/SMS/EU, both coordinated by the Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (IMFT). This research was carried out in collaboration between Ontario Tech University and IMFT, and was partially funded by the Natural Science and Engineering Research Council of Canada in the framework of the Canada Research Chair Tier 1 Program in Adaptive Aerodynamics. High-Fidelity numerical simulations were implemented in the Navier Stokes MultiBlock (NSMB) solver around the Intermediate Scale (IS) Airbus A320 wing prototype in the subsonic regime for Reynolds number one million, and conducted in synergy with experimental measurements in the IMFT S4 wind tunnel. Special attention was devoted to the fundamental flow dynamics mechanisms around the wing and their modifications when morphing is activated, aiming for a deeper physical understanding. Novel electroactive morphing concepts were explored through slight deformations and vibrations of the near trailing edge region of the wing for different types of actuation, leading to a less intrusive active surface for efficient wake manipulation. Bio-inspired by fish scales and bird feathers, this disruptive “live-skin” design consists of an innovative moving interface between the lifting structure and the surrounding turbulence by means of a very large degrees of freedom (DoF) of the actuators composing the morphing system. The Organised Eddy Simulation turbulence modelling was used to capture the shear layers dynamics in the wake and reveal its physical content in terms of coherent structures. A large parametric study was first performed with regard to a constant and a linear-time variation (wobulation) of the trailing edge vibration frequency, enabling to detect optimal morphing parameters. Then, a modulation of the actuation amplitude was investigated under the form of a sinusoidal spanwise travelling wave for different vibrating frequencies and wavelengths. Advanced spectral and wavelet analysis unveiled the presence of natural frequencies of Kelvin Helmholtz and von Kármán vortex structures, together with their natural spanwise undulations associated with secondary instability, which were found to play an essential role in terms of efficient wake manipulation and aerodynamic performance increase. Optimal vibrations with a constant amplitude and frequency were found to reduce drag up to 3.92%, increase lift up to 3.02%, and increase lift-to-drag ratio up to 4.87%. Spanwise modulation of the amplitude along the span of the wing was found to provide a similar increase in aerodynamic performance with a simultaneous reduction of aerodynamic forces fluctuations (rms) up to 50%, resulting in a potentially significant reduction in noise.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».