Contribution à l'optimisation aéro-acoustique des ventilateurs de groupe de conditionnemment d'air pour avion

Contribution to aero-acoustic optimization of an airplane air conditioning system fan

• Auteur / Autrice : Jean-Christophe Legros
• Direction : Alain Carrère, Simone Pauzin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aéro-acoustique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : École nationale supérieure de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse ; 1972-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Avions

Ventilateurs

Bruit

Aérodynamique

Acoustique

Mots clés libres

Aéroacoustique

Conditionnement d'air

Résumé

Dans les aéroports, les conditions de travail du personnel de maintenance au sol sont affectés par les nuisances acoustiques produites par les aéronefs. Des efforts sont donc faits par les constructeurs pour réduire ces nuisances. C'est dans ce contexte que s'inscrit ce mémoire, avec pour objet particulier l'étude de la gêne acoustique produite par le rayonnement des installations de conditionnement d'air. Un système de conditionnement d'air est principalement constitué d'un ventilateur, d'un compresseur et d'une turbine. Dans une première partie, une revue des mécanismes d'émission de bruit d'origine aérodynamique dans les machines tournantes est présentée. Le niveau de puissance acoustique d'une machine de série et d'une machine d'essai est mesuré par intensimétrie. Ces mesures ont permis d'arriver à la conclusion que la principale source de bruit est issue du bruit à la fréquence de passage des pales du ventilateur et à ses harmoniques. La modélisation de cette source de bruit à l'aide du formalisme de Ffowcs Williams et Hawkings est ensuite présentée. L'utilisation de ce formalisme dans le domaine fréquentiel est réalisée en considérant que le ventilateur rayonne en champ libre. La bonne connaissance des conditions aérodynamiques à l'entrée du ventilateur étant un aspect important, une étude de l'écoulement a été réalisée et des mesures d'écoulements à l'entrée du ventilateur sont présentées dans la seconde partie. Ces résultats permettent de mieux connaître l'écoulement et de fournir des données nécessaires à l'utilisation de codes de calculs d'aérodynamiques. Trois codes ont été évalués. Enfin, on trouvera dans une troisième partie, une étude paramétrique basée sur la méthode des plans d'expériences qui a permis de définir un ventilateur optimum d'un point de vue aérodynamique et acoustique.