Thèse soutenue

Contrôle actif par pression interne des performances hydrodynamiques et de l'apparition de la cavitation d'un hydrofoil composite déformable en composite
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Auteur / Autrice : Fatiha Mohammed Arab
Direction : Jacques-André AstolfiPascal Casari
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique, génie mécanique, mécanique des fluides et énergétique
Date : Soutenance le 01/12/2020
Etablissement(s) : Brest
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche de l'Ecole navale (Brest)
Jury : Président / Présidente : Blaise Nsom
Examinateurs / Examinatrices : Jacques-André Astolfi, Blaise Nsom, Uwe Ehrenstein, Xiao-Jing Gong, Peter Davies, Annie Leroy
Rapporteurs / Rapporteuses : Uwe Ehrenstein, Xiao-Jing Gong

Résumé

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Le contrôle des structures déformables dans les applications navales, telles que les hélices et les safrans offre des perspectives de développements et de rupture technologique. Cette thèse traite du contrôle des performances hydrodynamiques d’un hydrofoil déformable afin d’élargir son domaine de fonctionnement et de retarder l’apparition de la cavitation. Une étude paramétrique est menée afin d’évaluer les effets de la position de l’épaisseur maximale et des volets de bord d’attaque et de bord de fuite sur les performances hydrodynamiques d’un profil NACA 0012. L’analyse numérique est effectuée avec le code potentiel-couche limite Xfoil et montre que les volets ont un effet significatif sur le domaine de fonctionnement de l’hydrofoil ainsi que sur l’étendue de son domaine sub-cavitant. Des essais sont réalisés dans le tunnel hydrodynamique de l’IRENav sur des profils non déformables avec des volets de bord d’attaque et de bord de fuite imposés. Les mesures de portance et des cartes de cavitation montrent que les résultats numériques sont cohérents avec les observations expérimentales. A la suite de ces résultats, un hydrofoil déformable en composite et contrôlable par le pilotage de la pression interne est fabriqué et testé dans différentes conditions d’écoulement et de pression interne. Il est montré que cet hydrofoil déformable en composite permet, dans une certaine mesure, le contrôle des forces hydrodynamiques ainsi que l’élargissement de son domaine de fonctionnement en fonction de l’angle d’attaque. Le contrôle de la pression permet également de modifier le domaine sub-cavitant de l’hydrofoil déformable. Parallèlement aux expériences, un outil numérique pour l’étude de l’Interaction Fluide Structure (IFS) de ce type de structure composite est développé afin d’aider à la conception des hydrofoils. Les résultats des simulations IFS sont en bon accord avec les campagnes expérimentales.