Analyse et controle des forces hydrodynamiques d'un ecoulement bidimensionel derriere un obstacle en mouvement. - application de la methode du vortex

• Auteur / Autrice : BARTOSZ PROTAS
• Direction : José Eduardo Wesfreid
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Nous nous interessons ici au controle actif d'un ecoulement bidimensionel autour un obstacle pour les nombres de reynolds 150 et 500. Le fluide est visqueux et incompressible. Comme type de controle nous utilisons le mouvement rotationnel de l'obstacle. Nous avons tout d'abord analyse en profondeur les forces hydrodynamiques, les phenomenes physiques lies a celles-ci ainsi que les methodes permettant de les calculer de maniere efficace. Nous avons aussi propose une nouvelle approche variationnelle qui permet de calculer les forces en utilisant les champs de vitesse et de vorticite. Des simulations numeriques ont ete faites avec un controle defini a priori (les rotations sinusoidales). Pour certaines frequences du forcage les forces du trainee sont significativement reduites et l'intensite des tourbillons de benard-von karman est diminuee. Ces ecoulements ont ete analyses du point de vue du bilan energetique et les modifications des forces ont ete correlees avec les changements des profils moyens de vitesse. Dans la deuxieme partie de ce travail nous proposons un algorithme de controle optimal. Il nous permet de minimiser une fonctionnelle sur un intervalle de temps choisi. La sensitivite de cette fonctionnelle au controle est exprimee a l'aide des equations adjointes aux equations du moment linearisees, que nous resolvons dans la forme vitesse-vorticite. Dans les simulations une reduction significative du force du trainee est obtenue, le travail du controle etant tres faible. Nous avons compare l'efficacite des deux strategies de controle. Toutes les simulations presentees dans cette these ont ete faites en utilisant la methode du vortex, qui a ete ici developpee et testee en profondeur.