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Communication Dans Un Congrès Année : 2019

Tomographic PIV and pressure reconstructions on a drone wing vortex

PIV tomographique et reconstruction de pression sur un tourbillon d'extrados de drône

Résumé

We present the results of a Tomographic PIV campaign investigating the wingtip vortex over a drone upper surface at high angle of attack, together with associated three-dimensional pressure reconstructions. Our final aim is to assess the accuracy of a newly introduced pressure from TomoPIV method, the Pressure Schur Complement (Carini et al. ISPIV 2019), in realistic and difficult experimental conditions. The model is set at 20 o angle of attack in order to obtain a strong vortex. Measurements in a volume encompassing a wall pressure tap generatrix, used for comparison, are performed both in natural conditions and with jet blowing at the leading edge. While a strong vortex is indeed observed in the former case, leading edge blowing is observed to lead to vortex breakdown, with a dramatic core widening and a higher turbulence intensity. PSC reconstruction in the natural case captures truthfully the pressure drop due to the vortex, except in a flow zone of reduced extent located directly below it. In the case with blowing however, a large discrepancy with the wall pressure taps is observed. Both these limitations are presently ascribed to the existence of a gap between the closest TomoPIV measurement location and the wall, within which the pressure might significantly change due to streamline curvature induced by vorticity.
Nous présentons les résultats d'une campagne de PIV tomographique portant sur le tourbillon se formant sur l'extrados d'une voilure de drône à forte incidence, ainsi que les reconstructions de champs de pression volumique associées. Notre objectif final est d'évaluer la précision d'une nouvelle méthode d'évaluation de pression à partir de PIV tomographique, la méthode de Pression par Complement de Schur (Carini et al., ISPIV2019), dans des conditions expérimentales complexes. La maquette est placée à 20° d'incidence afin d'obtenir un tourbillon intense. Des mesures sont effectuées dans un volume englobant une génératrice de capteurs de pression en paroi, utilisés à des fins de comparaisons, à la fois en conditions libres et dans le cas d'un contrôle par jet fluidique au bord d'attaque de la maquette. Un tourbillon de forte intensité est en effet observé dans le cas naturel, tandis que le contrôle mène à son éclatement, visible par un très fort élargissement du cœur et des niveaux turbulents plus élevés. La reconstruction PSC dans le cas naturel capture précisément la chute de pression associée au tourbillon, à l'exception d'une zone de faible dimension localisée directement en-dessous de celui-ci. Dans le cas contrôlé en revanche, un désaccord net est observé avec les prises de pression pariétales. Ces limitations sont à l'heure actuelles supposées être causées par les réflexions lumineuses du laser en paroi, qui ne permettent pas d'obtenir de mesure de vitesse fiable très proche de celle-ci, et résultent en un intervalle entre la paroi, où se trouvent les capteurs, et les premiers points de mesure de PIV tomographique. L'extrapolation nécessaire des pressions volumiques serait ici rendue imprécise par la forte courbure de l'écoulement due à sa vorticité.
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Dates et versions

hal-02364750 , version 1 (15-11-2019)

Identifiants

  • HAL Id : hal-02364750 , version 1

Citer

Nathaniel T. Baker, Marco Carini, Philippe Cornic, Cédric Illoul, Benjamin Leclaire, et al.. Tomographic PIV and pressure reconstructions on a drone wing vortex. ISPIV 2019, Jul 2019, MUNICH, Germany. ⟨hal-02364750⟩
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