Calcul de la résistance aérodynamique d'un véhicule muni de pièces en mouvement

Authors: Gagnon, Louis
Advisor: Richard, Marc J.Lévesque, Benoît
Abstract: Ce mémoire documente la recherche sur l'ajout d'une pièce mobile à un modèle de voiture dont le but consiste à capturer de l'énergie de l'écoulement perturbé par le véhicule. Le but général est de réduire l'énergie requise par un véhicule afin de contrer les forces aérodynamiques qui travaillent sur celui-ci lorsqu'il est en mouvement. Le premier objectif du projet a été de modéliser numériquement l'écoulement sur le corps Ahmed et de valider ces résultats. Ensuite, une analyse numérique bidimensionnelle du corps Ahmed est faite en utilisant un modèle de turbulence k-w-SST disponible dans le logiciel OpenFOAM (OF). L'analyse est ensuite modifiée pour inclure une roue à aubes qui capture l'énergie de la vorticité qui se trouve derrière le véhicule. La roue à aubes est modélisée en utilisant une "General Grid Interface" (GGI) et l'énergie capturée est mesurée à l'aide des bibliothèques de forces disponibles dans le logiciel OF. La génération d'énergie atteint 16.1 watts pour les meilleures conditions. On trouve aussi comme effet secondaire une réduction de traînée qui atteint 8.2%. La plupart des simulations sont effectuées en parallèle sur un ordinateur à deux processeurs. Un maillage comprenant 30 000 cellules est utilisé. Les valeurs de y+ sur les parois du véhicule varient entre 60 et 500 pour les simulations avec roue à aubes. Des essais sont effectués pour des vitesses angulaires constantes et variables. L'écoulement atteint en général une stabilité, en moyenne, après 0.2 à 0.3 secondes. Le corps Ahmed est soumis à un écoulement qui se déplace à 60 m/s et cette vitesse est utilisée pour trouver la demande énergétique du véhicule soumis au coefficient de traînée calculé. Les résultats démontrent qu'il y a un certain intervalle de vitesses angulaires qui génère les quantités d'énergie les plus importantes ; cet intervalle est relié à la vitesse angulaire du tourbillon dans lequel la roue à aubes se trouve. La roue à aubes doit être située dans la bulle de séparation arrière du véhicule afin d'éviter d'augmenter la traînée en la plaçant dans l'écoulement non-perturbé. Un algorithme permettant de réguler l'énergie capturée de la roue à aubes en fonction des forces appliquées sur celle-ci est présentement en développement ; il permettra d'atténuer les fluctuations cycliques d'énergie capturée. Dans une application pratique, l'énergie capturée serait convertie en électricité et aurait le double avantage de permettre à un moteur électrique de réguler la vitesse angulaire de la roue en fonction de mesures ou de calculs et d'envoyer l'énergie générée directement à un système de batteries embarqué tel que l'on retrouve dans les véhicules hybrides de nos jours. Le système de roue à aubes aurait son impact le plus important sur des véhicules qui servent majoritairement à de la conduite sur autoroute car c'est là que les forces aérodynamiques atteignent leur intensité maximale.
Document Type: Mémoire de maîtrise
Issue Date: 2010
Open Access Date: 17 April 2018
Permalink: http://hdl.handle.net/20.500.11794/21795
Grantor: Université Laval
Collection:Thèses et mémoires

Files in this item:
SizeFormat 
27288.pdf25.57 MBAdobe PDFView/Open
All documents in CorpusUL are protected by Copyright Act of Canada.