Thèse soutenue

Dynamiques des modes instables de sillages en aérodynamique automobile : des modèles simplifiés aux véhicules réels

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Auteur / Autrice : Guillaume Bonnavion
Direction : Olivier CadotDenis Sipp
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique des fluides
Date : Soutenance le 05/10/2018
Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques et énergétiques, matériaux et géosciences (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IMSIA - Institut des Sciences de la Mécanique et Applications Industrielles - Institut des Sciences de la mécanique et Applications industrielles / IMSIA - UMR 9219
établissement opérateur d'inscription : École nationale supérieure de techniques avancées (Palaiseau, Essonne ; 1741 -....)
Jury : Président / Présidente : Jacques Borée
Examinateurs / Examinatrices : Olivier Cadot, Denis Sipp, Thomas Castelain, Lutz Lesshafft
Rapporteurs / Rapporteuses : Annie Leroy, Jonathan F. Morrison

Résumé

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Depuis la découverte des modes asymétriques dans le sillage d'un corps simplifié d'automobile, réminiscents d'une bifurcation à bas nombre de Reynolds, se posent des questions propres au développement aérodynamique des véhicules terrestres telles que l'influence du vent latéral, de l'assiette et du rétreint d'arrière-corps couramment utilisé en phase d'optimisation. Notre travail s'attache à répondre expérimentalement à ces questions pour des géométries simplifiées mais aussi réelles. Les essais sont réalisés en soufflerie industrielle à l'échelle 2/5 pour le corps académique et en pleine échelle pour les monospaces. Nous montrons que le désalignement du véhicule par rapport à l'écoulement incident n'a pour effet que de modifier l'orientation du mode asymétrique sans en changer l'intensité. Nous construisons un modèle simple prédisant non seulement cette orientation mais aussi les conséquences sur les efforts aérodynamiques transverses. La contribution de l'instabilité sur les coefficients aérodynamiques de portance ou d'effort latéral est de l'ordre de 0,02 indépendamment du vent de travers et de l'assiette du véhicule. Les rétreints d'arrière-corps affectent également la dynamique du sillage et son orientation, mais l'instabilité n'est jamais supprimée. Ces résultats sont retrouvés pour des véhicules réels de type monospace dont le sillage est donc également soumis au même mode asymétrique, révélé sans ambigüité par des expériences de sensibilité en assiette. Nos résultats indiquent que, pour tous les véhicules considérés, le mode asymétrique de sillage est systématiquement présent dans l'enveloppe de conduite. Le contrôle ou la suppression de ce mode devrait offrir de nouvelles perspectives d'optimisation des véhicules à culot droit de type monospaces ou SUV.