Expérience de flottement et mesures de décrochage dynamique

Lorsque l’instabilité de flottement se développe, l’amplitude du mouvement du profil croît jusqu’à ce que s’établisse un cycle limite [21]. Afin d’estimer l’évolution de ce cycle limite en fonction de la vitesse d’écoulement, une expérience de flottement sur un profil de plaque plane à deux degrés de liberté est menée dans la section 2.1. On observe, à l’aide du montage expérimental, que les cycles limites s’établissent à des angles d’attaque ( 40 degrés) supérieurs à l’angle de décrochage de la plaque (10 degrés). Afin de connaître la forme des efforts aérodynamiques qui se développent à de telles amplitudes, des mesures d’efforts aérodynamiques en grand déplacement sont menées section 2.2 sur une plaque plane. En effet, ces efforts aérodynamiques sont essentiels dans l’établissement des cycles limites.Afin de caractériser le flottement, des mesures ont été conduites sur un montage expérimental composé d’un profil possédant deux degrés de liberté. Le profil choisi est une plaque plane. Ce choix est motivé par sa relative facilité d’utilisation, et le fait que le comportement aérodynamique de la plaque plane et des profils minces sont similaires [88], ce qui ne nuit ainsi pas à la généralité de l’étude. Ce montage est l’élément clé du travail présenté ici. En effet, c’est grâce à ce dispositif que l’on peut valider notre modèle aéroélastique. En outre, il permet de déterminer la capacité de l’amortisseur hystérétique, consistant en des ressorts en AMF, à contrôler l’instabilité de flottement. Cette étude fait partie du chapitre 5. Le montage expérimental utilisé est celui conçu par Xavier Amandolèse [2], il nous a été prêté afin de le modifier pour réaliser nos mesures.Dans cette section, le dispositif expérimental de flottement à deux degrés de liberté, ainsi que les mesures qui ont été menées, sont présentés.

Montage expérimental

Le profil utilisé pour l’expérience de flottement est une plaque plane en acier d’envergure 225 mm, de corde 35 mm et d’épaisseur 1,5 mm, ce qui équivaut à un rapport épaisseur sur corde de 4,3 %. Le dispositif expérimental est schématisé Figure 2.1.Le profil est maintenu à ses deux extrémités par des tiges insérées dans des roulements à billes (les roulements ne sont pas représentés sur le schéma). Les tiges sont fixées à la mi-corde de la plaque de telle sorte que le centre élastique du profil soit à mi-corde. Les roulements à billes sont positionnés sur des lames de maintien qui ont pour but de soutenir le poids du profil. La raideur du mouvement de pompage est assurée par quatre ressorts de traction et celle du mouvement de tangage par deux ressorts spiraux. Deux barres d’inertie sont fixées aux tiges maintenant le profil. En fixant des poids excentrés du centre élastique sur ces barres, la position du centre de gravité peut être modifiée. Deux flasques (non schématisées sur la Figure 2.1) sont placées aux extrémités de la plaque afin de réduire les effets aérodynamiques tridimensionnels. L’écoulement est assuré par un souffleur placé en amont du montage.Les amplitudes de déplacement des modes de pompage et de tangage sont mesurées à l’aide de capteurs de déplacement laser Keyence LK-G. Le mouvement de pompage est directement obtenu à l’aide du capteur laser visant une des lames de maintien, celui de droite sur la Figure 2.1. Pour le tangage, son mouvement n’est pas directement accessible. En effet, le capteur laser de gauche sur la Figure 2.1 visant une des barres de rappel, mesure à la fois le mouvement de pompage et de tangage. Ainsi il faut lui retrancher le signal provenant du capteur laser de droite sur la Figure 2.1 pour avoir accès au déplacement du mouvement de tangage. Les deux ressorts de traction inférieurs sont reliés à deux capteurs de force PCB 208-C03 afin de mesurer leur force de rappel. L’acquisition est réalisée à l’aide d’une carte d’acquisition National Instruments.Pour estimer la masse M du profil, on se sert de l’expression de la pulsation propre !h du modeélastique. Pour estimer les raideurs kh et k du mode de pompage et de tangage, connaissant M et I, on peut directement les calculer à l’aide de !h et de !. Pour estimer les amortissements visqueux des modes de pompage et de tangage, on ajuste, par la méthode des moindres carrés, une courbe exponentielle décroissante sur les mesures de lâchers de chaque degré de liberté effectuées pour calculer M.