Amortissement piézoélectrique pour la réduction des vibrations d'hydrofoils sous écoulement
Résumé
Les structures marines soumises à un écoulement hydrodynamique sont sujettes à des vibrations qui peuvent être causées par des lâchers tourbillonnaires dans le sillage de la structure, entraînant de la fatigue structurelle et des émissions acoustiques. Ces vibrations peuvent être réduites grâce à des shunts piézoélectriques, dont les paramètres électriques doivent être finement ajustés afin de maximiser l’amortissement du mode cible. Ce travail examine tout d’abord la capacité d’un modèle couplé fluide-structure à reproduire les vibrations induites par les vortex observées sur un hydrofoil placé dans un tunnel hydrodynamique. Le couplage d’un oscillateur structurel avec un oscillateur de van der Pol permet de reproduire la réponse en amplitude autour de la fréquence d’accrochage. Afin de construire un modèle d’ordre réduit permettant d’optimiser la stratégie de contrôle, un troisième degré de liberté correspondant au circuit électrique d’un amortisseur piézoélectrique résonant a été ajouté. Composé d’une inductance et d’une résistance connectée à un patch piézoélectrique, le circuit résonnant passif a été réglé pour minimiser l’amplitude des vibrations dans la plage de fréquence d’accrochage. Comme le shunt résonant nécessite un réglage précis sur la résonance mécanique pour garantir des performances optimales, un circuit piézoélectrique résonant ajustable est ensuite proposé en explorant la possibilité de modifier la valeur de l’inductance. Ce circuit adaptatif repose sur l’intégration d’un convertisseur statique contrôlé par un circuit de modulation de largeur d’impulsion entre le patch piézoélectrique et l’inductance. Les prédictions des différents modèles sont comparées aux résultats expérimentaux.

