Investigation des méthodes d'estimation en aéroacoustique automobile par résolution temporelle rapide des équations intégrales

par Mathieu Watrigant

Thèse de doctorat en Aéroacoustique. Aérodynamique

Soutenue en 2010

à Poitiers , en partenariat avec École nationale supérieure d'ingénieurs (Poitiers) (autre partenaire) .


  • Résumé

    Le travail présenté dans ce mémoire traite de la problématique des calculs aéroacoustiques dans la zone source, en vue d'une meilleure estimation du bruit aérodynamique perçu par les occupants d'un véhicule. L'objectif recherché est de proposer une méthode de calcul qui prenne en compte les contraintes industrielles. Une analogie pour la pression totale est développée et résolue à cet effet. Cette analogie est obtenue par une recombinaison des équations de Navier-Stokes, d'une manière similaire à celle effectuée par Lighthill en 1952. Les analogies aéro-acoustiques présentent l'avantage d’être industriellement accessibles. Nous réalisons ensuite une validation de l'analogie proposée pour des cas d'écoulements à compléxité croissante. Les premières validations sont réalisées dans le domaine fréquentiel à l'aide de sources définies de manière analytique et sans obstacle, en 2D et 3D. Nous profitons de ces sources analytiques pour déterminer les limites de validité des résultats de l'analogie proposée. Le deuxième cas test étudié concerne l'écoulement autour d’un cylindre 2D, dans le domaine spectral. Pour ce cas, nous disposons à la fois d'un calcul direct acoustique (DNA, référence) et d'un calcul LES 2D obtenu avec le logiciel Fluent. Les résultats de l'analogie appliquée aux sources obtenues d'une part par le calcul DNA et d'autre part par le calcul LES sont comparés à ceux obtenus directement par le calcul DNA. Enfin, nous ouvrons le travail à une application industrielle avec l'étude de l'écoulement autour d'un obstacle tridimensionnel complexe à nombre de Reynolds élevé. L'écoulement aérodynamique est simulé à l'aide d'une méthode hybride RANS / LES (type DES), et les calculs d'analogie sont réalisés dans le domaine temporel, par la méthode des temps avancés.

  • Titre traduit

    Investigation of direct methods in automotive aeroacoustic by rapid temporal resolution of the integral equation


  • Résumé

    The work exposed in this report refers to aeroacoustic calculations in source field for automotive applications. Indeed, a better estimation of the total or the acoustic pressure on the skin of the car is necessary in order to have a good estimation of the aerodynamic noise felt by the passengers of the car. The first aim seeks in this work is to develop a aeroacoustic analogy, that is the only aeroacoustic calculation method industrially used, which let us have access to de total pressure in the source field. This analogy is obtained by a simple Navier - Stokes equations combinaison, based on Lighthill’s and Doak’s works. Then, a validation of this analogy is done with increasing difficulties test cases. The first validation is done in the Fourier domain with the help of analytically defined source terms, in 2D and 3D. Those test cases are then re-used to determine the limits of the proposed analogy. The second test case is the flow around a 2D cylinder, that have been simulated both with a direct acoustic method and an incompressible 2D-LES with Fluent. The proposed analogy is applied with the source terms obtained by both the DNA and incompressible LES, and give quite good results compared to results directly obtained by the DNA. Finally, we open the work on an industrial application by studying analogy results on a complex tridimensionnal case with high Reynolds number. The aerodynamic simulation is based on a hybrid RANS/LES method (DES) and the analogy calculation is done in the temporal domain, with the help of the advanced times procedure.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XII-210 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 102 réf.

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