Etude de l'efficience d'un systeme de propulsion maritime par foil oscillant souple
Résumé
Numerous studies demonstrate the high efficiency of cetacean swim. The present study is conducted to investigate the influence of spanwise flexibility on the thrust of rectangular foils in pure heave motion. Classical kinematics from the literature are compared to a kinematics bioinspired by the deflexion of the caudal fins of bottlenose dolphins. This kinematics consists in introducing a characteristic time during the change of curvature of the foil where the displacements of the tips stay almost nil. A non-linear 3D lifting-line method is implemented. The oscillation is represented by a succession of stationary calculations for which the geometry and the apparent angle of attack of the foil depend on the current step time. The deflexion during the oscillation is postulated from experimental data from the literature. The existence of an optimal flexibility maximizing the thrust is highlighted and determined for the reduced frequency kG = 1.82. The influence of the proposed characteristic time was found to be detrimental for the thrust of the system, as was the concentration of the deflection towards the tips of the foil.
De nombreuses études ont démontré l'efficacité du mode de propulsion des cétacés. Une étude est menée pour étudier l'influence de la flexibilité dans le sens de l'envergure sur la poussée des foils rectangulaires en pilonnement pur. Les cinématiques classiques issues de la littérature sont comparées à une cinématique bio-inspirée par la déformation des nageoires caudales des grands dauphins. Cette cinématique consiste à introduire un temps caractéristique lors du changement de courbure du foil où le déplacement de ses extrémités est quasi nul. Un paramètre permettant de localiser la déformation vers l'extrémité du foil est également introduit. Une méthode de ligne portante 3D non linéaire est mise en œuvre. L'oscillation est modélisée par une succession de calculs stationnaires pour lesquels la géométrie et les vitesses apparentes du foil dépendent de l'instant considéré. Dans un premier temps, la déformée au cours de l'oscillation est issue de données expérimentales issues de la littérature. L'existence d'une flexibilité optimale maximisant la poussée est mise en lumière et déterminée pour la fréquence réduite kG = 1.82. L'influence du temps caractéristique proposé, durant lequel le déplacement de l'extrémité du foil est quasi nul, s'est révélée défavorable pour la poussée, tout comme la localisation de la déformation vers les extrémités du foil.
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