Simulation numérique d'un écoulement affleurant une cavité par la méthode Boltzmann sur réseau et application au toit ouvrant de véhicules automobiles

Numerical simulation of the flow past a cavity using lattice boltzmann method and application to automotive sunroof

• Auteur / Autrice : Denis Ricot
• Direction : Christophe Bailly
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique des fluides et acoustique (Rhône)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mécanique des fluides

Simulation

Résonance

Théorie du transport

Mots clés libres

Boltzmann sur réseau

Ecoulement

Aéroacoustique

Cavité

Turbulence

Oscillation

Résumé

Cette étude a pour objectif industriel la prédiction du phénomène de battement de toit ouvrant. Tout d'abord un modèle analytique issu de la littérature est modifié et validé. Sur le plan numérique, la possibilité de réaliser des simulations aéroacoustiques avec la méthode Boltzmann sur Réseau (LBM) est étudiée. Un code bidimensionnel est développé. Un schéma de filtrage est introduit et une condition aux limites acoustique hybride non réfléchissante est proposée. La faible dissipation numérique de la LBM permet de calculer simultanément les fluctuations aérodynamiques et acoustiques. La dispersion numérique est également étudiée. Une simulation directe du bruit rayonné par un écoulement affleurant une cavité rectangulaire est présentée. Le code commercial LBM PowerFLOW est utilisé pour les calculs industriels. La dissipation introduite par le modèle de turbulence est analysée. L'auto-oscillation de l'écoulement affleurant une cavité de Helmholtz (Nelson, 1981) est simulée en 2D et 3D.

The industrial objective of this study is the prediction of sunroof buffeting. Firstly, an analytical model found in literature is modified and validated. For the numerical approach, the possibility to use the Lattice Boltzmann Method (LBM) for aeroacoustics simulations is studied. A two-dimensional solver is developed. A selective filter is added and a hybrid non-reflecting boundary condition is proposed. The LBM is a low-dissipative scheme : it is therefore possible to calculate simultaneously the aerodynamic and acoustic fluctuations of the flow. The numerical dispersion of the acoustic waves is also investigated. A direct simulation of the noise radiated by the flow over a rectangular cavity is presented. The LBM commercial code PowerFLOW is used for industrial simulations. The dissipation associated with the turbulence model is studied. The self-sustained oscillation of the flow past the Helmholtz cavity (Nelson, 1981) is computed in 2D and 3D.