Investigation expérimentale des volets flexibles arrière interagissant avec la dynamique des sillage derrière un corps Ahmed à arrière carré

Nous avons mené une étude expérimentale sur l'utilisation de volets verticaux flexibles arrière comme solutions adaptatives pour réduire la traînée d'un corps Ahmed à arrière carré, et sur les mécanismes d'interaction fluide-structure dans le sillage turbulent. Dans ce but, des expériences en soufflerie ont été réalisées pour comparer les performances de diverses configurations, y compris le corps de référence, le corps avec des volets rigides et avec des volets flexibles. Ces configurations ont été testées sous différentes conditions d'écoulement aligné et transversal. Les résultats révèlent que les dispositifs adaptatifs flexibles réduisent effectivement la traînée pour des valeurs faibles de la rigidité sans dimension quantifiée par le nombre de Cauchy, Ca. Ainsi, la déformation bidimensionnelle des volets flexibles, qui subissent une reconfiguration progressive vers l'intérieur (avec un angle de déflexion moyen de Θ≃4°), réduit l'épaisseur de la séparation d'écoulement à la base du corps, réduisant ainsi la région de récirculation. Cette reconfiguration entraîne une augmentation de la pression à la base, entraînant une diminution de 8,3 % de la traînée globale, CD, dans des conditions alignées. Des réductions de traînée similaires sont observées sous des conditions de lacet. Deux régimes sont identifiés en termes de dynamique fluide-structure couplée. Pour un faible Ca, la reconfiguration passive des volets comprend de petites oscillations périodiques correspondant au premier mode de déformation libre d'une poutre à encastrement. Parallèlement à ces faibles oscillations, les volets se déforment en fonction des changements de la valeur du gradient de pression à la base horizontale, dépeignant un comportement bistable causé par la synchronisation entre le mode de rupture de symétrie de réflexion (RSB), généralement présent dans le sillage des corps bluffs tridimensionnels, et la déformation des volets. Pour des valeurs plus élevées de Ca, les volets flexibles se dévient vers l'intérieur d'environ Θ≃20° en moyenne, mais présentent des oscillations vigoureuses combinant les premier et second modes de déformation libre d'une poutre à encastrement. Ces oscillations de grande amplitude excitent la séparation de l'écoulement aux bords arrière du modèle, entraînant des fluctuations significatives dans les couches de cisaillement séparées et une augmentation conséquente de 31 % de la traînée globale. Sous des conditions de lacet, les réponses des volets pour des valeurs élevées de Ca sont différentes en raison de l'asymétrie de la région de récirculation correspondante.