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
Modalité | Nature | Coefficient | Remarques |
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CT (contrôle terminal) | Travaux Pratiques | 100% | TP Vibrations sous écoulement |