Plasma Actuation for Boundary Layer Separation Control in Engine Ducts

Le décollement de la couche limite turbulente est un problème important pour une multitude d'applications, notamment pour les conduits en forme de S comme des entrées d'air non axiales de moteurs d'avion et les conduits de transition entre les turbines (ITD) de ces moteurs. Le décollement de la couche limite turbulente dans les entrées d'air non axiales provoque une distorsion de l'écoulement entrant dans le moteur d'avion, ce qui détériore la performance du moteur et diminue la durée de vie de ses composantes. D'autre part, la conception du ITD est susceptible de devenir plus agressive (ITD plus court) pour répondre à des exigences de poids, de consommation de carburant et environnementales pour les nouveaux moteurs d'avion. Un design plus agressif peut mener au décollement de la couche limite turbulente causant des pertes de pression. Pour empêcher une réduction conséquente de la performance du moteur, ce design nécessiterait l'application de techniques de contrôle de l'écoulement. Diverses techniques ont été étudiées pour le contrôle du décollement de la couche limite, dont les générateurs de vortex, des jets générateurs de vortex, et des jets synthétiques. L'avènement récent des actionneurs plasma, aussi connus sous le nom de Dielectric Barrier Discharge (DBD) peut potentiellement fournir une méthode alternative plus efficace et robuste. Les actionneurs plasma convertissent l'électricité directement en quantité de mouvement du fluide. Comparés à d'autres techniques de contrôle de l'écoulement, ces actionneurs électriques dépourvus de pièces mobiles ont un temps de réponse rapide et sont simples, potentiellement robustes et faciles à intégrer et ne perturbent pas l'écoulement lorsque non utilisés (presque ou sans intrusion dans l'écoulement), ce qui les rend idéaux pour les applications aérodynamiques. Le présent travail évalue l'efficacité du concept d'actionnement plasma pour supprimer le décollement de la couche limite turbulente dans des conduits en forme de S. Premièrement, des études numériques et expérimentales sur le contrôle du décollement de la couche limite turbulente par actionnement plasma sont effectuées sur des diffuseurs génériques 2-D, représentant des modèles simplifiés de conduits 3-D en forme de S.