Etude du bruit d'un jet double flux installé sous un profil d'aile

par Gwendoline Brichet-Besson

Thèse de doctorat en Acoustique

Sous la direction de Christophe Bailly.

Le président du jury était Michel Roger.

Le jury était composé de Guillaume Bodard, Franck Cléro.

Les rapporteurs étaient Yves Gervais, Philippe Lafon.


  • Résumé

    Cette étude porte sur le développement d’une méthodologie de calcul pour évaluer les effets d’installation. Ce phénomène, qui représente le bruit d’interaction entre un jet double flux et un profil, constitue un problème modèle pour l’étude du bruit de jet installé en aéronautique. L’écoulement moyen est déterminé à partir de la résolution des équations de Navier-Stokes moyennées et du modèle de turbulence k - ω BSL de Menter. Lorsque le jet est isolé, il est possible ensuite d’utiliser le modèle de Tam & Auriault. Dans des configurations plus complexes, comme l’interaction jet-voilure considérée ici, la formulation statistique des termes sources de ce modèle est retenue à la place du modèle complet. Un propagateur acoustique, basé sur les équations d’Euler linéarisées, est utilisé pour compléter la modélisation. Dans un premier temps, une tuyère double flux avec plug est simulée et les résultats obtenus sont comparés aux données d’essais dans le but de valider la simulation numérique. De bons résultats sont obtenus. La même étude est ensuite réalisée sur une configuration installée, prenant en compte la même tuyère installée sous un profil. La simplicité de la configuration se justifie par le fait qu’il s’agit de développer une méthodologie de calcul permettant d’avoir un effet qualitatif de l’installation sur le développement du jet. En comparant les résultats aérodynamiques avec ceux obtenus numériquement pour la tuyère isolée, l’impact du profil sur le jet est mis en évidence au travers de la déviation du jet vers le profil et d’un déficit de l’énergie cinétique turbulente. La dernière étape consiste à caractériser l’impact de ces modifications sur les sources de bruit. Pour cela, le logiciel de propagation industriel Actran DGM est utilisé. Les sources calculées statistiquement par le modèle de Tam & Auriault sont introduites dans les équations d’Euler linéarisées. En première approche pour mettre en œuvre la méthodologie, les sources de bruit de jet sont assimilées à une distribution de monopoles équivalents. Cette modélisation permet de mettre en évidence les effets de diffraction et de masquage de l’onde causés par le profil. Le rayonnement en champ lointain est quant à lui obtenu avec la méthode intégrale de Ffowcs-Williams & Hawkings.


  • Résumé

    Excess noise induced by installation effects is numerically investigated in this work. Interaction noise between a turbofan jet engine and an airfoil is a simplified but relevant problem to address installed jet noise in aeronautics. The mean flow is determined from Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations, using Menter k - ω BSL turbulence model. With jet only, fine scale turbulence model of Tam & Auriault can be used directly for jet noise prediction. To assess jet-wing interaction in industrial configuration, the statistical formulation of the source terms is retained from this stochastic model, and the acoustic propagation is performed using linearised Euler equations. A dual stream jet is firstly computed and the results are compared to available data in order to validate the numerical simulation. Satisfactory results are obtained. The same study is then performed on an installed configuration, taking into account the same nozzle installed under a profile. This first configuration is is used to develop a methodology of calculation by having a qualitative effect of the installation on the jet behaviour. By comparing the aerodynamic results with those obtained numerically for the isolated nozzle, the impact of the jet profile is highlighted through the jet deflection and a modification of the turbulent kinetic energy field. The last step is to characterize the impact of these modifications on the noise sources. For this, the industrial propagation software Actran DGM is used. The statistical formulation of the source calculated by Tam & Auriault model is introduced into the linearised Euler equations. As a first step, the jet sources are defined as a distribution of equivalent monopoles. This modeling allows highlighting the effects of diffraction and the masking effects caused by the profile. The radiation in the far field is obtained with the integral method of Ffowcs-Williams & Hawkings.



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  • Détails : 1 vol. (173 p.)
  • Notes : Thèse confidentielle jusqu'au 11 décembre 2020
  • Annexes : Bibliogr. p. 169-173

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  • Bibliothèque : Ecole centrale de Lyon. Bibliothèque Michel Serres.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : T2493
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