Investigation of novel electroactive morphing concepts for aerodynamic performance increase of an A320 wing through High-Fidelity numerical simulation
Bibliographic record
Abstract
Cette thèse vise à étudier des concepts bio-inspirés portant sur le morphing d'ailes d’avion du futur pour l’augmentation des performances aérodynamiques dans le contexte de réduction des émissions de CO2. L’étude a été menée dans le cadre du projet de recherche Européen BEALIVE - “Bioinspired Electroactive multiscale Aeronautical Live skin”, http://horizon-europe-bealive.eu/, et dans la continuité du projet de recherche Européen SMS - “Smart Morphing and Sensing for aeronautical configurations”, www.smartwing.org/SMS/EU, tous deux coordonnés par l'Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (IMFT). Ces travaux de recherche s’inscrivent également au sein d’une collaboration entre Ontario Tech University et l'IMFT, et a été partiellement financée par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada dans le contexte du programme de la Chaire de recherche du Canada en aérodynamique adaptative. Des simulations numériques Haute Fidélité ont été mise en œuvre dans le code de calcul Navier Stokes MultiBlock (NSMB) autour du prototype d’une aile d’Airbus A320 à l’échelle intermédiaire dans le régime subsonique pour un nombre de Reynolds d’un million, et ont été menées en synergie avec des campagnes expérimentales dans la soufflerie S4 de l’IMFT. Une attention particulière a été accordée à la compréhension physique des mécanismes fondamentaux caractéristiques de l'écoulement autour de l'aile et à leurs modifications lorsque le morphing est activé. Les concepts innovants de morphing présentés dans cette thèse ont été explorés par le biais de faibles déformations et vibrations de la région proche du bord de fuite de l'aile pour différents types d'actionnement, conduisant à une surface active moins intrusive pour une manipulation efficace du sillage. Bio-inspiré par les écailles de poissons et les plumes d'oiseaux, ce concept innovant de “live-skin” consiste à créer une interface déformable entre la structure portante de l’aile et la turbulence environnante au moyen d'un très grand nombre de degrés de liberté des actionneurs composant le système de morphing. Les simulations numériques ont été réalisées en utilisant l’approche de modélisation de la turbulence OES - “Organised Eddy Simulation” afin de capturer la dynamique des couches de cisaillement dans le sillage et de révéler le contenu physique de ce dernier en termes de structures cohérentes. Une vaste étude paramétrique a été réalisée dans un premier temps sur la fréquence de vibration du bord de fuite, puis une variation linéaire (vobulation) de cette fréquence a été étudiée pour permettre la détection efficace des paramètres optimaux du morphing. Ensuite, une modulation de l'amplitude d'actionnement a été étudiée sous la forme d'une onde progressive sinusoïdale se déplaçant dans le sens de l'envergure de l’aile pour différentes fréquences de vibration et longueurs d'onde. Des analyses spectrales et par ondelettes ont permis de révéler les différentes fréquences naturelles des structures tourbillonnaires de type Kelvin Helmholtz et von Kármán, ainsi que leurs ondulations naturelles associées à l'instabilité secondaire, qui ont démontrer un rôle essentiel en termes de manipulation efficace du sillage et d'augmentation des performances aérodynamiques. Des vibrations optimales d'amplitude et de fréquence constantes ont permis de réduire la traînée jusqu'à 3,92 %, d'augmenter la portance jusqu'à 3,02 % et d'accroître la finesse aérodynamique jusqu'à 4,87 %. La modulation de l'amplitude le long de l'envergure de l'aile a démontrée une augmentation similaire des performances aérodynamiques, mais également une réduction simultanée des fluctuations des forces aérodynamiques (rms) pouvant aller jusqu'à 50%, se traduisant par une réduction potentiellement importante des sources de bruit poche du bord de fuite.
Fetched live from OpenAlex and de-inverted. Abstracts are not stored in this database: the inverted indexes are 8.6 GB of the frame’s 9.3 GB of text, and the host has 13 GB free.
How this classification was reachedexpand
Full frame distilled prediction
Teacher imitationNot calibrated prevalence, not ground truth. Human validation pending. Learned from the 10,348 direct Codex labels and 10,348 direct Gemma labels. Candidate is the union of thresholded teacher heads; consensus is their intersection. These outputs are machine_predicted_unvalidated and are not human labels or direct frontier model labels.
Codex and Gemma teacher scores by category
| Category | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Metaresearch | 0.000 | 0.001 |
| Meta-epidemiology (narrow) | 0.000 | 0.000 |
| Meta-epidemiology (broad) | 0.001 | 0.000 |
| Bibliometrics | 0.000 | 0.000 |
| Science and technology studies | 0.000 | 0.000 |
| Scholarly communication | 0.000 | 0.001 |
| Open science | 0.000 | 0.000 |
| Research integrity | 0.000 | 0.000 |
| Insufficient payload (model declined to judge) | 0.000 | 0.000 |
Machine scores (provisional)
The two teacher heads of the student model, read on this work. A score orders the frame for review; it never asserts a category, and the validation status ships verbatim with every row.
Baseline scores from an immature model (maturity gate not passed, 7 training rounds). Scores rank; they never assert a category.
score_only:v0-immature-baseline · verbatim from the scoring run: score_only means the number may rank works, and no category label ships from itClassification
machine, unvalidatedMachine predicted; a candidate call from one teacher head, not a consensus.
How this classification was reached, model by model and score by score, is at the end of the page under "How this classification was reached".