Prédiction par méthode intégrale du bruit d'écoulement à faible nombre de Mach en conduite en présence d'obstacles

par Nicolas Papaxanthos

Thèse de doctorat en Mécanique Avancée

Sous la direction de Emmanuel Perrey-Debain.

Soutenue le 23-11-2016

à Compiègne , dans le cadre de École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne) , en partenariat avec Unité de recherche en mécanique acoustique et matériaux / Laboratoire Roberval (laboratoire) .


  • Résumé

    Ce manuscrit porte sur le développement d’une méthode de calcul du bruit d’écoulement à faible nombre de Mach en conduite en présence d’obstacles. Elle consiste en une simulation numérique de l’écoulement dont les données sauvegardées servent dans un deuxième temps à l’estimation du rayonnement acoustique. Le calcul de mécanique des fluides est réalisé avec un modèle de turbulence LES incompressible. Un code a été développé pour le calcul acoustique qui comprend la transformée de Fourier des données de l’écoulement, le calcul par méthode intégrale et les post-traitements. L’originalité de la méthode réside dans le fait qu’elle nécessite comme informations sur l’écoulement uniquement des données surfaciques. Aucune donnée volumique n’a besoin d’être sauvegardée durant le calcul de mécanique des fluides. Dans une conduite obstruée par un obstacle, les principales sources de bruit se situent à proximité de l’obstacle et le rayonnement diffracté sur l’obstacle domine sur le rayonnement direct des sources. C’est la diffraction du rayonnement incident qui rend négligeable les données volumiques dans le calcul acoustique. Elle est étudiée et illustrée à travers le cas simplifié du rayonnement d’une source placée à proximité d’un obstacle en conduite. Des comparaisons calculs/essais favorables valident la méthode et le code de calcul développé. Plusieurs configurations sont étudiées : l’insertion dans un conduit rectangulaire droit d’un diaphragme, d’un agencement de deux diaphragmes et d’un volet. En présence d’un diaphragme, une théorie de la similitude est introduite ; en présence d’un double diaphragme, des phénomènes d’interaction entre les deux obstacles apparaissent et sont analysés ; et en présence d’un volet, des résonances particulières sont examinées.

  • Titre traduit

    Integral methods for the caculation of the air flow noise in ducts in the presence of fixed obstacles


  • Résumé

    This manuscript deals with the development of a calculation method of low Mach number flow noise in ducts in the presence of fixed obstacles. lt consists of a numerical simulation of the flow during which data are saved and used in a second time to estimate the acoustic radiation. The fluid calculation is performed with an incompressible LES turbulence model. A code has been developed for the acoustic computation which includes the Fourier transform of the flow data, the integral computation and the post-processing. The originality of the method lies in the fact that it requires as information on the flow only surface data. No volume term needs to be saved during the fluid calculation. ln a duct obstructed by an obstacle, the main sources of noise are located near the obstacle and the scattered field on the obstacle dominates on the direct radiation of the sources. lt is the diffraction of the incident radiation which makes the volume data negligible in the acoustic calculation. This is studied and illustrated through the simplified case of the radiation from a source located near a ducted obstacle. Favorable comparisons with measurements validate the method and the developed code. Several configurations are studied: the insertion into a straight rectangular duct of a diaphragm, an arrangement of two diaphragms and a flap. ln the presence of a diaphragm, a theory of similarity is introduced; in the presence of a double diaphragm, interaction phenomena between the two obstacles appear and are analyzed; and in the presence of a flap, particular resonances are examined.


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