Vibrations sous écoulement

Objectifs

• Savoir identifier le mécanisme à l'origine d'un problème de vibration d'une structure placée dans un écoulement.
• Savoir choisir les paramètres d'acquisition et de traitement pour identifier les modes d'un système aéroélastique par analyse spectrale.

Description

Contenu :

• Physique des phénomènes d'interaction entre une structure souple et un écoulement turbulent par des modèles à paramètres localisés.
• Techniques corrélatoires et spectrales pour identifier un système aéroélastique.
• Exemples industriels de différents domaines (aéronautique, génie civil, génie nucléaire).

Programme :

I. Physique de l’interaction

• Exemples et contexte industriel, classification par analyse dimensionnelle, compléments d'aérodynamique.
• Vibrations induites par les vortex, accrochage en fréquence (lock-in)
• Analyse de stabilité, amortissement et raideur ajouté (galop, divergence)
• Transitoires aéroélastiques, décrochage dynamique, amortissement héréditaire
• Formalisme d'état, analyse modale, couplage par raideur antisymétrique (flutter flexion-torsion d'un aile).

II. Identification expérimentale

• Estimation par périodogramme de Welch, propriétés statistiques
• Méthode d’identification du couplage fluidélastique (directe ou indirecte)
• Relations de filtrage (Wiener-Lee), fonction de cohérence
• Application pratique (TP) à l’analyse spectrale et corrélatoire « temps réel » d'une structure souple dans un écoulement turbulent. Identification d’un couplage MIV (Movement Induced Vibrations)

Bibliographie

• Polycopié Vibrations Sous Ecoulements Turbulents, Physique et modélisation du couplage aéroélastique, G. Harran
• Polycopié Vibrations Sous Ecoulements Turbulents, Démarche expérimentale et problème d'identification, G. Harran

• F. Axisa, Modélisation des systèmes mécaniques -Vibrations sous Ecoulements (Hermès)
• E. de Langre, Fluides et solides, Ecole Polytechnique, 2002
• A. Preumont, Random Vibration and Spectral Analysis, Kluwer, 1994
• P. Hémon, Vibrations des structures couplées au vent, Ecole Polytechnique, 2006
• E.H. Dowell, A modern course in aeroelasticity, Kluwer, 2004
• R.-J. Gibert, Vibrations des structures - Interactions avec les fluides, Sources d'excitation aléatoires, 1988

Pré-requis nécessaires

• Mécanique des fluides,
• Systèmes Linéaires Invariants,
• Traitement des signaux déterministes,
• Processus aléatoires.

Session 1 ou session unique - Contrôle des connaissances