Etude des phénomènes aérodynamiques et aéroacoustiques associés à une vanne papillon utilisée pour le contrôle actif de débits pulsés

Study of aerodynamic and aeroacoustic phenomena associate with a butterfly valve used for pulsed flows active control

• Auteur / Autrice : Vincent Caillé
• Direction : Jean-Laurent Peube, J.-L. PEUBE
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique et dynamique des écoulements instationnaires
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Poitiers
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées - École nationale supérieure d'ingénieurs (Poitiers ; 1984-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Jets d'air

Simulation par ordinateur

Vélocimétrie laser Doppler

Perte de charge

Tuyaux

Mots clés libres

Physique

Résumé

Ce travail contribue a la mise en uvre d'un dispositif de controle actif, a l'aide d'une vanne papillon oscillante, de debits pulses etant a l'origine de bruits en basses frequences. L'application des equations de la mecanique des fluides aux ecoulements instationnaires en conduite mene en effet a une relation entre les fluctuations de debit de l'ecoulement et une perte de charge. On modelise ainsi l'evolution instantanee d'une perte de charge necessaire a l'annulation des fluctuations periodiques d'un debit. Cette etude consiste a caracteriser aerodynamiquement la vanne papillon utilisee. On entend par caracterisation aerodynamique l'etude de la structure de l'ecoulement (champs de vitesses moyenne et instantanee et perte de charge) en fonction des parametres lies a la singularite (incidence et intrusion) et aux conditions aerodynamiques d'entree du domaine d'etude (forme du profil de vitesse moyenne, intensite turbulente, amplitude et frequence de l'instationnarite). Ce travail, en grande partie experimental, est base sur l'anemometrie laser a effet doppler. L'etude montre que l'agencement de l'ecoulement moyen au voisinage de l'organe, les fluctuations aerodynamiques periodiques qu'il regenere et sa perte de charge sont correles et fortement dependants des conditions d'instationnarite en amont. Ces grandeurs, regies suivant deux regimes differents en fonction de l'incidence de la vanne (des structures de type sillage et jet confine respectivement sont mises en evidence), apparaissent par contre independantes des parametres de l'ecoulement moyen. Parallelement, nous adoptons des outils de simulation, principalement pour mettre en evidence des tendances dans le comportement aerodynamique de la vanne pour des parametres de l'etude ou les moyens experimentaux sont limites (mauvaise maitrise des parametres, forts rapports signal sur bruit). Nous employons un modele de turbulence approprie aux quantites de l'ecoulement moyen a l'echelle integrale de la turbulence. Une fois validees pour la simulation d'ecoulements internes obstrues non permanents, les methodes numeriques confirment et completent les resultats experimentaux. L'analyse du travail effectue nous permet de concevoir une autre singularite, dont la perte de charge, plus facilement modelisable, serait independante des conditions aerodynamiques de fonctionnement du procede de controle actif