Contrôle de l'écoulement au-dessus d'une cavité en régime transsonique

par Hervé Illy

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Julian Scott.


  • Résumé

    La production du son généré par l'interaction d'un écoulement avec un obstacle est une source de nuisances que beaucoup d'industriels cherchent à supprimer. En effet, même si l'énergie acoustique ne représente qu'une part très faible de l'énergie mécanique du système, son niveau peut être suffisamment élevé pour conduire à la destruction des matériels ou générer une pollution sonore préjudiciable. Parmi ces phénomènes, l'écoulement au-dessus d'une cavité se caractérise par une émission acoustique intense à des fréquences bien définies (spectre de raies) dans le domaine des basses fréquences. Leur suppression est un enjeu important qui a motivé de nombreux travaux. Or malgré son apparente simplicité, ce phénomène est encore largement mal compris et reste difficile à contrôler. Le travail effectué dans cette thèse expérimentale comporte deux aspects. Le premier est l'étude des conditions amont, avec pour but, l'amélioration de notre connaissance de l'écoulement de cavité en régime transsonique. L'épaisseur de la couche limite en amont de la cavité a été réduite au moyen d'une aspiration localisée et son effet sur la dynamique de l'écoulement a été caractérisé en termes de pression instationnaire. Les résultats obtenus sont corroborés par ceux que l'on trouve dans la littérature et montre que les effets sont négligeables. Le second est l'étude d'un dispositif simple et efficace pour supprimer les modes de cavité, déjà proposé dans la littérature. Il s'agit d'un cylindre placé transversalement à l'écoulement incident. L'objectif est de déterminer l'influence des différents paramètres qui interviennent dans cette configuration et d'identifier les mécanismes physiques mis en jeu. Des essais en soufflerie ont été effectués sur des géométries de cavité idéalisées. Des visualisations strioscopiques rapides accompagnées de mesures du champ de pression instationnaire et de mesures du champ de vitesse par vélocimétrie laser ont permis de caractériser de manière fine l'écoulement en présence du cylindre. Le but de cette dernière mesure était de venir tester le scénario selon lequel la disparition des modes de cavité serait due à une modification du champ de vitesse moyen à l'intérieur de la cavité. Des calculs de stabilité linéaire ont été effectués sans toutefois pouvoir conclure. Différents mécanismes susceptibles d'expliquer la disparition des modes de cavité sont discutés mais aucune explication définitive n'a pu être apportée.

  • Titre traduit

    Control of the flow over a cavity in high subsonic regim


  • Résumé

    The impingement of a flow upon a wall results in a sound that industrials want to remove because the level of acoustic energy, although it represents only a weak part of the total energy, may affect the material integrity or cause a prejudicial noise pollution. In particular, suppression of the low frequency narrow-band sound (discrete tones) of high amplitude produced by the flow over a cavity is an important challenge, as shown y the numerous studies dedicated to this subject over the last six decades. This study aims at controlling or suppressing the self-sustained oscillations responsible for the generation of acoustic waves in this flow. However, despite the apparent simplicity of the phenomena, knowledge of the physical mechanisms involved remains limites, making the control approach still difficult to carry out. As control is dependent on the knowledge of the physics of the flow, the influence of the upstream conditions in highly subsonic flows as been investigated. A local aspiration of the boundary layer is carried out by a narrow split upstream of the cavity. Unsteady pressure measurements show that, over the range of parameters under consideration, the diminution of the boundary layer thickness does not induce any significant change in the flow.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (152 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 101 réf.

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  • Bibliothèque : Ecole centrale de Lyon. Bibliothèque Michel Serres.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T2007
  • Bibliothèque : Ecole centrale de Lyon. Bibliothèque Michel Serres.
  • Non disponible pour le PEB
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