Méthode hybdride pour le calcul du rayonnement acoustique d'écoulements anisothermes à faibles nombres de Mach

par François Golanski

Thèse de doctorat en Acoustique et dynamique des écoulements instationnaires

Sous la direction de Jean-Christophe Valière et de Christian Prax.

Soutenue en 2004

à Poitiers , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'ingénieur et aéronautique (Poitiers ; 1992-2008) , en partenariat avec École nationale supérieure d'ingénieurs (Poitiers) (autre partenaire) .

mots clés

• Turbulence
• Acoustique
• Effets de la température
• Euler, Équations d'

Résumé

Le rayonnement acoustique d'écoulements libres anisothermes à faibles nombres de Mach est étudié à l'aide d'une méthode aéroacoustique hybride. Le calcul aérodynamique est réalisé par simulation numérique directe d'une approximation quasi-incompressible des équations de Navier-Stokes, alors que l'acoustique est obtenue par résolution des équations d'Euler linéarisées. La définition des sources acoustiques spécifiques aux écoulements anisothermes constitue l'articulation entre ces deux étapes. Cette approche est appliquée à des couches de mélange temporelles et spatiales. Les contributions des différentes sources sont analysées. L'évolution du rayonnement acoustique avec le rapport de températures et le nombre de Mach est étudiée. Les résolutions numériques reposent sur une discrétisation spatiale par des schémas aux différences finies centrées (schémas compacts), des schémas d'intégration en temps de Runge-Kutta d'ordres élevés, et des conditions aux limites anéchoïques.

Titre traduit

A hybrid method for the computation of the non isothermal flow radiated noise at low Mach numbers

Résumé

The sound radiated by non isothermal turbulent flows at low Mach numbers is studied with a numerical aeroacoustic hybrid method. The aerodynamic computation is performed by a low Mach number approximation of the Navier-Stokes equations, while acoustic is obtained from the linearised Euler's equations. The acoustic source definition suited to non isothermal flows is the articulation point between these two steps. This technique is applied to temporal and spatial mixing layers. The contributions of each source term are analysed. The evolution of the noise with the temperature ratio and the Mach number is studied. The numerical resolutions are based on high order finite difference schemes (compact schemes), Runge-Kutta schemes and non-reflecting boundary conditions.