Projets de recherche


Caractérisation des propriétés d’écoulement dans un injecteur de carburant à géométrie simple

Chercheurs principaux : Alexandre Mousseau, candidat à la maîtrise, et les professeurs Louis Dufresne et Patrice Seers

L’objectif principal de cette recherche vise à déterminer les caractéristiques d’un écoulement turbulent en régime permanent dans un injecteur à géométrie simple complètement ouvert. Les interactions entre les propriétés du carburant, la turbulence de l’écoulement et le phénomène de  cavitation dans la buse constituent les principaux champs d’intérêt de cette étude.

Des simulations de type RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes) réalisées au moyen du code Star-CD basé sur la méthode des volumes finis et effectués sur la grappe de calcul de haute performance Boreas du TFT serviront à mener cette étude.


Effets du déplacement de l’aiguille à l’intérieur d’un injecteur de carburant

Chercheurs principaux : Alexandre Pelletingeas, candidat à la maîtrise, et les professeurs Louis Dufresne et Patrice Seers

L’objectif principal de cette recherche vise à déterminer les effets de la position de l’aiguille sur les caractéristiques d’écoulement dans un injecteur de carburant à géométrie simple. Ce projet fait suite au travail effectué dans le cadre du projet intitulé Caractérisation des propriétés d’écoulement dans un injecteur de carburant à géométrie simple. Outre la hauteur de l’aiguille, les effets de l’excentricité de l’aiguille sur la symétrie de l’écoulement font également l’objet de l’étude.

Les simulations de type RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes) réalisées sur la grappe de calcul de haute performance Boreas au moyen du code Star-CD basé sur la méthode des volumes finis serviront à mener cette étude.



Effets transitoires sur les caractéristiques d’écoulement de l’injecteur de carburant

Chercheurs principaux : Mohamed Chouak, candidat au doctorat, et les professeurs Louis Dufresne et Patrice Seers

L’objectif principal de cette recherche vise à élargir l’étude sur les effets du déplacement de l’aiguille sur les caractéristiques de l’écoulement dans un injecteur de carburant en tenant compte des effets transitoires. Plus précisément, nous souhaitons reproduire en temps le cycle complet du déplacement de l’aiguille, de la position complètement fermée à celle complètement ouverte et de nouveau à la position complètement fermée.

Les simulations de grande échelle effectuées avec le code commercial en volumes finis Star-CD sur la grappe de calcul Boreas serviront à mener cette étude.



Élaboration d’un modèle pour les systèmes de dégivrage d’aéronef

Chercheurs principaux : François Morency et Héloïse Beaugendre de l'Université de Bordeaux.

Soumis à des conditions de givrage en cours de vol, un aéronef peut voler s’il est doté de systèmes appropriés de protection contre de telles conditions. Certains systèmes de protection contre le givre de certains aéronefs fonctionnent de façon cyclique, laissant une certaine quantité de glace s'accumuler avant de l’éliminer. L’objectif principal de ce projet vise à élaborer des modèles mathématiques pour la simulation du bris et du détachement des morceaux de glace autour de l’aile d’un aéronef. Une méthode numérique innovante fondée sur la pénalisation de l’écoulement permet un couplage étroit entre le mouvement du fragment de glace et l’écoulement d'air. L’objectif à long terme consiste à acquérir une expertise de l’utilisation de la méthode de pénalisation aux fins de la simulation aérodynamique.

Les développements sont effectués en LESCAPE, un code maison programmé en Fortran. Le logiciel de mécanique des fluides OpenFOAM est aussi mis à contribution pour l'élaboration du modèle. Des ordinateurs à haut rendement servent à la simulation, notamment la grappe de calcul BOREAS ou l'équipement du CLUMEQ. Le code LESCAPE permet de résoudre les équations de Navier-Stokes en formulation de vorticité à l’aide d’un schéma VIC (Vortex-in-Cell). La figure 1 fournit des exemples des résultats.

         
a) Solution après 100 pas de temps   b) Solution après 500 pas de temps   c) Solution après 1 000 pas de temps

Figure 1 : Détachement de la glace autour d’un profil NACA 0012, contour de vitesse



Étude de la stabilité et des performances aérodynamiques d'un avion de type Blended-Wing-Body (BWB) par méthode numérique

Chercheurs principaux : Thomas Delecrois, candidat à la maîtrise, le professeur François Morency.

Un avion de type BWB pourrait consommer jusqu’à 30% de carburant en moins qu’un avion conventionnel effectuant la même mission. Ainsi, si les avions de construction conventionnelle (Tube-And-Wings) venaient à être intégralement remplacés par des avions BWB pouvant effectuer les mêmes missions, le domaine aéronautique diminuerait grandement sa consommation de carburant et ses émissions de gaz à effets de serre. Cependant, les avions de type BWB présentent actuellement une stabilité bien plus faible que les avions conventionnels. Augmenter cette stabilité est possible, mail il y a un risque de faire diminuer les performances aérodynamiques de l’avion.

Ce projet a donc pour but de définir une géométrie d’avion BWB puis d’étudier sa stabilité vis-à-vis des contraintes imposées par les règlementations actuelles. Nous tenterons alors de déterminer quelles modifications géométriques doivent être apportées afin de maximiser les performances de l’avion tout en satisfaisant les normes de sécurité relatives à la stabilité. Les simulations sont effectuées en majorité à l’aide du logiciel AVL qui utilise la méthode du réseau de tourbillons (Vortex Lattice method). Lorsqu’un calcul plus précis est nécessaire, un code de Dynamique des Fluides numérique (CFD) est employé.


       
         

Figure 1 : Visualisation des forces de portance calculées par AVL



Dynamique de la turbulence de sillage en effet de sol

Chercheurs principaux : Pascal Doran, candidat au doctorat et Pr Louis Dufresne

Cette recherche vise principalement à déterminer les différents mécanismes d’instabilité associés à une paire de tourbillons contrarotatifs (le modèle le plus simple de sillage d’un aéronef) en présence d’une surface solide, c.-à-d. le sol.

Cette étude est réalisée au moyen de simulations numériques directes (DNS) avec le code OpenFOAM basé sur la méthode des volumes finis au moyen du superordinateur en grappe  du laboratoire TFT pour le calcul de haute performance (CHP) de données de dynamique des fluides ainsi que de celui de Compute Canada/Calcul Québec.



Dynamique de l’écoulement dans un mélangeur planétaire

Chercheurs principaux : Nacéra Chergui, candidate au doctorat et le professeur Louis Dufresne

L’objectif principal de la recherche vise à déterminer les caractéristiques et à établir des modèles d'écoulement dans un mélangeur planétaire, c.-à-d. dans un cylindre incliné soumis à une double rotation. À plus long terme, nous comptons déterminer le mécanisme pertinent qui régit le processus de mélange dans un tel appareil.

Cette étude est réalisée à l’aide de simulations numériques sur la grappe de calcul de haute performance Boreas avec un code CFD commercial en volumes finis.



Étude expérimentale et numérique des bulles de décollement turbulentes

Chercheurs principaux : Professeurs Julien Weiss et Louis Dufresne

L’objectif principal de notre recherche vise à approfondir la compréhension du phénomène de décollement et de recollement sous l’influence de la pression dans des couches limites turbulentes. Il s’agit, à long terme, d’élaborer des stratégies de contrôle du décollement pour les ailes d’aéronefs et les pâles de turbomachines.

Les expériences sont réalisées dans la soufflerie à couche limite du laboratoire TFT tandis que les simulations numériques sont effectuées à l’aide de la grappe de calcul BOREAS. L’approche intégrée des volets expérimentaux et numériques de la dynamique des fluides distingue ce travail des autres puisqu’elle nous permet de maximiser les avantages à la fois des méthodes expérimentales de pointe et des simulations effectuées sur des ordinateurs à haut rendement.


Figure 1 : Résultats préliminaires du tracé de la contrainte de cisaillement pariétale sous la bulle de décollement. La partie supérieure a été tracée à partir de visualisations par film d’huile et la partie du bas a été obtenue à partir d'une simulation RANS [Travaux réalisés par les étudiants Pioton, Zhang et Fayon en 2012].