Méthode numérique hybride pour l'étude du rayonnement acoustique d'écoulements turbulents pariétaux

Hybryd method for the prediction of wall-bounded turbulent flow noise

• Auteur / Autrice : Florent Margnat
• Direction : Yves Gervais, Véronique Morinière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique et dynamique des écoulements instationnaires
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et aéronautique (Poitiers1992-2008)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : École nationale supérieure d'ingénieurs (Poitiers1984-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pression

Turbulence

Bruit aérodynamique

Résumé

Une méthode hybride est proposée pour la prédiction du bruit des écoulements pariétaux. Les données aérodynamiques sont obtenues par simulation numérique directe incompressible. L'originalité pour l'aeroacoustique est ici de modéliser la condition d'adhérence aux parois par la méthode des frontières virtuelles, spécialement adaptée aux géométries complexes. La simulation de l'écoulement en canal plan 3D a tout d'abord été réalisée pour la validation, notamment des fluctuations de pression. Les mouvements tourbillonnaires générés par la couche cisaillée issue du bord d'attaque d'une plaque épaisse sont analysés. Le rayonnement acoustique est calculé à l'aide de l'analogie de Curle programmée en temps avancés. Dans l'hypothèse d'une source compacte, la direction d'intensité maximale est observée autour de 60° vers l'aval, due à l'effet des termes sources volumiques qui sont prépondérants sur les termes surfaciques. L'influence des temps de retard renforce le terme longitudinal.

A hybrid approach is proposed for the prediction of wall-bounded flow noise. Aerodynamic data are computed through an incompressible direct numerical simulation. The no-slip condition is modelled by the virtual boudary method, especially tailored for complex geometries, and original in the field of aeroacoustics. 3D turbulent plane channel flow was simulated for validation, in particular for the pressure fluctuations. The process of vortex shedding by the shear layer generated at the leading edge of a blunt flat plate is analysed. For this configuration, the acoustic radiation is computed through the Curle's analogy, implemented via an advanced time algorithm. For a compact source, maximum emission is observed near 60° downstream, due to the volumic source terms, that are stronger than surfacic terms. This is also the case for a non-compact source, but the influence of retarded times enhances the longitudinal term.