Instabilités linéaires et rayonnement acoustique d'un écoulement sur une paroi présenatant une cavité

par Fabien Méry

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides

Sous la direction de Grégoire Casalis.

Soutenue en 2010

à Toulouse, ISAE .


  • Résumé

    L'aéroacoustique des cavités constitue une problématique majeure pour l'industrie aéronautique en ce qui concerne la réduction du bruit d'un avion en phase d'atterrissage. Parmi les différents outils d'analyse d'un tel écoulement, la théorie de stabilité linéaire fournit un moyen simple d'investigation. Dans la bibliographie afférente, on trouve surtout des études fondamentales (bas nombres de Reynolds, cavités rectangulaires). Notre étude s'est concentrée sur la stabilité d'un cas plus appliqué issu d'expérimentations réalisées à l'ECL dans le cadre du projet AEROCAV. Précisément, nous étudions l'écoulement sur une paroi plane présentant une cavité cylindrique pour une vitesse incidente de 70 [m/s] correspondant à un nombre de Reynolds important basé sur le diamètre de la cavité (460 000). Une simulation des grandes échelles a par ailleurs été réalisée à l'ONERA DSNA. La partie moyenne de cette simulation sert d'écoulement de base pour l'étude de stabilité, la partie instationnaire d'éléments de comparaison. L'étude de stabilité est conduite dans le plan médian à la cavité situé dans l'axe de l'écoulement principal. Dans ce plan, l'écoulement présente deux directions d'inhomogénéité, c'est pourquoi une théorie dite globale 2D a été mise en œuvre pour l'étude de stabilité d'une telle configuration. La g"ométrie utilisée (plan médian de la cavité cylindrique) présente l'intérêt d'avoir des résultats de mesure mais l'inconvénient de nécessitéer une modélisation limitée au plan médian. Pour cette raison, nous avons souhaité appliquer la même approche de stabilité à des écoulements sur des cavités rectangulaires. Une étude paramétrique vis-à-vis de la vitesse incidente a été réalisée et confirme les résultats de la cavité cylindrique. Le calcul de stabilité a permis de mettre en évidence l'émergence des modes de Kelvin-Helmholtz qui semblent coïncider avec les modes dits de Rossiter. Cela permet une réinterprétation de la formule de Rossiter d'un point de vue stabilité. Par ailleurs, une simulation sur cavité rectangulaire avec vitesse incidente variable a permis de mettre en évidence le changement de mode impliqué dans la résonance de la cavité par une analyse HR d'un senseur de pression. Ce calcul permet une caractérisation et une compréhension du phénomène de sélection de mode émis par la cavité.

  • Titre traduit

    Linear instabilities and aeroacoustics of a cavity flow


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Informations

  • Détails : 1 vol. (155 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.151-155

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  • Bibliothèque : Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace. Service documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2010/17 MER
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