Communication Dans Un Congrès Année : 2024

Tank testing of a hydrofoil in close vicinity of the free surface

Essai en bassin de traction d'un hydrofoil en proximité immédiate de la surface libre

Résumé

Hydrofoils fitted on numerous boats and crafts are working in close vicinity of the airwater interface. While the behavior of thin wings in a single fluid is well known, the effects of the free surface on hydrofoils are not well understood nor predicted. Various numerical methods have been developed in order to account for the proximity of the free surface on foils. The precision of the high-fidelity methods can lead to a high numerical burden, which is often a barrier to a systematic application for optimization or to build a surrogate model of hydrodynamic forces to feed a Velocity Prediction Program (VPP) with a high number of input parameters. A force model based on experimental measurements, combined with a potential flow solver, would solve this problem. Experimental data on hydrofoils close to the free surface in realistic conditions is scarce in the literature, particularly for high values of Froude number. The present work describes a test campaign of a hydrofoil in the Centrale Nantes towing tank. Measurements taken in different immersion, heel, trim and Froude configurations, enable us to explore the behavior of the hydrofoil and the impact of the free surface on its performance, with the aim of building force models as inputs for VPPs.

Les hydrofoils, qui équipent désormais de nombreux engins nautiques et bateaux, évoluent à proximité immédiate de la surface libre. Si le comportement des ailes dans un milieu mono-fluide est bien connu, les effets de la surface libre sur les foils, en revanche, ne le sont pas précisément. Diverses méthodes numériques ont été mises au point afin de prendre en compte la proximité de l'interface air-eau. La précision des méthodes dites de haute fidélité peut conduire à un coût de calcul élevé qui constitue souvent un frein à leur utilisation à grande échelle, comme cela est nécessaire, par exemple, pour construire un modèle de substitution d'efforts hydrodynamiques destiné à alimenter un programme de prédiction de vitesse (VPP) dont les paramètres d'entrées sont multiples. Un modèle de correction d'effort, construit à partir de mesures expérimentales, associé à un code de calcul potentiel permettrait de résoudre ce problème. Les données expérimentales sur les hydrofoils proches de la surface libre dans des conditions réalistes sont rares dans la littérature, en particulier pour les nombres de Froude élevés. Le présent travail expose une campagne d'essais d'un hydrofoil dans le bassin de traction de Centrale Nantes. Les mesures réalisées dans différentes configurations d'immersion, gîte, assiette et Froude, permettent d'explorer le fonctionnement de l'hydrofoil et l'impact de la proximité de la surface libre sur ses performances, et d'élaborer des modèles d'effort destinées à alimenter des VPP.

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hal-05098968 , version 1 (05-06-2025)

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  • HAL Id : hal-05098968 , version 1

Citer

Frédéric Hauville, Patrick Bot, Patrick Ploé, Bertrand Malas, Arnaud Merrien, et al.. Essai en bassin de traction d'un hydrofoil en proximité immédiate de la surface libre. 19 ème Journées de l'Hydrodynamique, Nov 2024, Nantes, France. ⟨hal-05098968⟩
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