Amélioration de la méthode de Boltzmann sur réseau pour réaliser des simulations aéroacoustiques avec des maillages non-uniformes : application à la prédiction du bruit de train d'atterrissage

Towards improved lattice Boltzmann aeroacoustic simulations with non-uniform grids : application to landing gears noise prediction

• Auteur / Autrice : Thomas Astoul
• Direction : Pierre Sagaut, Jean-François Boussuge
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Mécanique des fluides
• Date : Soutenance le 17/06/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Mécanique, Modélisation et Procédés Propres (M2P2) (Marseille, Aix-en-Provence) - Centre Européen de Recherche et Formation Avancées en Calcul Scientifique (Toulouse)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Moreau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Véronique Fortuné, Eric Manoha, Aloïs Sengissen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Damiano Casalino, Jonas Latt

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modélisation CFD

Trains d'atterrissage

Simulation, Méthodes de

Méthode de Boltzmann sur réseau

Aéroacoustique

Mécanique des fluides

Mots clés libres

Méthode de Boltzmann sur Réseau

Aéroacoustique

Bruit de train d'atterrissage

Raffinement de maillage

Couplage CFD/CAA

Lattice Boltzmann Method

Aeroacoustics

Landing gear noise

Grid refinement

CFD/CAA coupling

Résumé

La prédiction de bruit de train d'atterrissage est un enjeu majeur, puisqu'il contribue à environ 40% du bruit de l'aéronef lors des phases d'approche. Travaillant de concert avec les approches expérimentales, les méthodes de simulations numériques sont de plus en plus utilisés pour évaluer des dispositifs de réduction de bruit. Parmi elles, la méthode de Boltzmann sur réseau (LBM) a récemment montré un fort potentiel pour ce type d'application. Elle est adoptée lors de cette thèse, dont l'objectif est d'évaluer et d'améliorer la LBM pour réaliser des simulations aéroacoustiques précises. L'objectif principal est de réduire toutes sources parasites pouvant compromettre la précision de telles simulations. Deux principaux ingrédients sont proposés : 1/ Un modèle de collision capable de filtrer les modes non-hydrodynamiques, en partie responsable de ces phénomènes parasites, 2/ un algorithme de couplage de grille permettant d'améliorer la précision des raccords non-conformes. Ces modèles sont validés sur les trains d'atterrissages de la base de donnée LAGOON où les limites du couplage avec une méthode de propagation acoustique de Ffowcs-Williams et Hawkings (FW-H) en formulation solide sont discutés

Predicting landing gear noise is a major concern, since it contributes to about 40% of aircraft noise during approach phases. Together with experimental approaches, numerical simulation methods are increasingly used to evaluate noise reduction devices. Among them, the lattice Boltzmann method (LBM) has recently shown a strong potential for this type of application. It is adopted in this thesis, whose objective is to evaluate and improve the LBM for performing accurate aeroacoustic simulations. The main objective is to reduce any spurious sources that may compromise the accuracy of such simulations. Two main ingredients are proposed: 1/ a collision model capable of filtering out non-hydrodynamic modes, which are partly responsible for these spurious phenomena, 2/ a grid coupling algorithm allowing to improve the accuracy of non-conforming mesh interfaces. These models are validated on the LAGOON landing gears database where the limitations of the coupling with the solid formulation of the Ffowcs-Williams and Hawkings (FW-H) acoustic propagation method are addressed