Modélisation des erreurs numériques dans une simulation des grandes échelles et étude du screech dans un jet rectangulaire supersonique

Analysis of numerical errors in large-eddy simulations and numerical study of the screech tones of a supersonic rectangular jet

• Auteur / Autrice : Julien Berland
• Direction : Christophe Bailly
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance en 2006
• 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

Analyse numérique

Avions supersoniques

Aéronautique

Acoustique

Résumé

Ce travail de thèse est consacré au calcul direct du screech des jets supersoniques. Les études antérieures ont montré la complexité des mécanismes liés au screech. La simulation des grandes échelles permet maintenant d’accéder aux détails de ce type d’écoulements. La première étape du travail de thèse s’est concentrée sur le développement d’un solveur adapté aux écoulements supersoniques. Des algorithmes spécifiques de discrétisation ont ainsi été proposé dans ce but. Le problème de l'influence du choix des algorithmes de discrétisation sur la précision de la simulation a également été abordé. Un cadre analytique a été développé dans ce but et a permis de démontrer que les schémas optimisés présentent un bon compromis entre précision et coût informatique. Finalement, un jet 3-D plan a été simulé. L'étude des résultats a mis en évidence la pertinence des développements précédents et a permis d'identifier les sources de bruit à l’orgine du screech.

This thesis work is concerned with the direct noise calculation of the screech tones of supersonic jets. Former studies have shown the complexity of the mechanisms involved in screech tones generation. Large-eddy simulations now permit to investigate such flow configurations in details. A solver adjusted to supersonic has first been developed; Specific discretization algorithms have been designed with this aim in view. The influence of numerical algorithm on the precision of the calculation has furthemore been studied. An analytical framework has been developed and showed that optimized schemes have a good balance between accuracy and computational cost; Finally, a 3D planar jet has been simulated. The study of the numerical results demonstrated that the solver is consistent. Sound sources of the screech tones have also been identified thanks to the numerical data.