Modelisation et contrôle actif des instabilités aéroacoustiques en cavité sous écoulement affleurant

Modelization and active control of the aeroacoustics of cavities under grazing flow

• Auteur / Autrice : Ludovic Chatellier
• Direction : Yves Gervais, Janick Laumonier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique et dynamique des écoulements instationnaires
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et aéronautique (Poitiers ; 1992-2008)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées - École nationale supérieure d'ingénieurs (Poitiers ; 1984-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mesures optiques

Lutte contre le bruit

Interaction fluide-structure

Instabilités hydrodynamiques

Résumé

La thèse présente la modélisation, l'étude expérimentale et le contrôle actif des instabilités aéroacoustiques rencontrées en cavité sous écoulement turbulent à faible nombre de Mach. On propose une formulation problème de stabilité de l'interface fluide séparant deux écoulements uniformes de vitesse différente en integrant les effets acoustiques. Les modes d'instabilité de l'interface sont alors étudiés en fonction du nombre de Mach et de la configuration géométrique. Une maquette comportant une cavité de dimensions réglables est ensuite étudiée en soufflerie à l'aide de mesures de pression. Ces données valident en partie l'approche analytique adoptée. On conçoit alors un dispositif de contrôle des modes d'instabilité, appliqué en particulier dans le cas de leur couplage avec l'acoustique de la veine d'essais. Enfin, un système de vélocimétrie par images de particules synchronisé sur les modes d'oscillation permet de valider l'étude théorique et la stratégie de contrôle.

This thesis includes modelization, experimental investigations and active control of the aeroacoustics of cavities under low mach number turbulent flows. A progressive formulation for the stability analysis of the fluid interface separating two uniform flows is first presented. The oscillation stages show dependance to the geometric configuration and to the Mach number. An experimental model of adjustable dimensions is then investigated using pressure measurements. The extensive resulting data partially validate the chosen theoretical analysis. A vibrating apparatus is designed and applied to the active control of the aeroacoustic stages with focus on the fluid-resonant conditions. Proof is given that this system leads to a deterministic modulation of the coupling intensity. Finally, a Particle Image Velocimetry system is synchronized with chosen oscillation stages in order to aerodynamically validate the theoretical approach and the active control efficiency.