Métrologie instationnaire embarquée pour la modélisation du bruit à large bande dans les turbomachines

par Jérémy Hurault

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Smaïne Kouidri et de Farid Bakir.

Soutenue en 2010

à Paris, ENSAM .


  • Résumé

    Les nuisances sonores sont devenues une importante préoccupation environnementale. L'accroissement des exigences de confort et le durcissement des réglementations tant européennes que mondiales ont rendu la réduction du bruit aérodynamique des turbomachines un enjeu primordial pour de nombreuses industries. Ce travail a pour objectif principal le développement d'outils de modélisation de la composante à large bande du bruit des ventilateurs de façon à l'intégrer comme critère d'optimisation dès leur phase de conception. L'empilement (dévers) étant connu pour avoir une influence sur les émissions acoustiques des ventilateurs, trois ventilateurs à empilements différents seront comparés tout au long de ce mémoire. Un banc d'essai permettant l'acquisition des pressions moyennes et instationnaires sur les pales des ventilateurs est conçu puis fabriqué. Ces données sont nécessaires comme entrées d'un modèle de prévision du bruit de bord de fuite. Les spectres de pressions mesurés sont comparés à différents modèles puis utilisés pour obtenir le spectre acoustique en champ lointain à partir du modèle d'Amiet de bord de fuite. Ce modèle prévu pour un profil fixe est adapté pour un ventilateur. Puis une simulation numérique RANS avec modèle de turbulence du deuxième ordre, de ces trois ventilateurs, est réalisée afin d'obtenir : les performances globales des ventilateurs à différents débits, la morphologie de l'écoulement notamment les profils des vitesses aval, les composantes du tenseur des contraintes de Reynolds, les champs de pression sur les pales et les variables de la couche limite. Toutes ces données sont comparées avec différentes mesures sur un banc normalisé permettant la mesure du débit de fonctionnement

  • Titre traduit

    Unsteady wall pressure measurement for broadband noise modeling in turbomachinery


  • Résumé

    Noise pollution is one of the most significant environ mental concerns. The increase in comfort requirements and rigorous of European and global regulations make the noise reduction one of the most important issues for several industries. The main objective of this work is the development of modeling tools for broadband noise component radiated by axial fans in order to include it as an optimization criterion during their design process. Sweep is known to be influent on the noise radiated by a fan. Three fans with different sweep are compared in this report. A test bench able to carry out mean and unsteady pressure on the blade of the fans is designed and built. These data are needed as input in a trailing edge noise prediction model. Measured pressures spectra are compared with those obtain from models, and then used to obtain the far field acoustic spectra. Amiet's trailing edge noise model is used. This model is developed for airfoil, so it is adapted for fans. A RANS numerical simulation with a second order turbulence model is carried out on the three fans to get: overall efficiency at different flow rates, downstream velocities components profiles, components of the Reynolds stress tensor, pressure field on a blade and boundary layer data. Ali these data are compared with several experiments performed in a standard test bench allowing the air flow rate measurement.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (163 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.157-162

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