Etude des écoulements redressés en régime transitoire dans des résonateurs annulaires à ondes progressives et stationnaires

Transient acoustic streamings studied in annular resonators containing travelling and standing waves

• Auteur / Autrice : Mohamed Amari
• Direction : Vitalij Gusev, Nicolas Joly
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Le Mans

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acoustique non linéaire

Cavités résonnantes (acoustique)

Moteurs thermoacoustiques

Résumé

Des équations générales sont établies pour les écoulements redressés à partir de la vitesse de transport de masse. L'équation issue de l'approximation couche limite est résolue analytiquement pour une onde progressive. Dans la transition d'un régime d'interaction onde/paroi quasi-isotherme à un régime quasi-adiabatique aigu, l'écoulement transitoire total moyenné sur une section du conduit devient non monotone ; son temps d'établissement est comparable à celui du développement et de saturation des instabilités thermoacoustiques. Une modélisation numérique des écoulements redressés dans une machine thermoacoustique annulaire consiste à implémenter la force générée par l'interaction onde/paroi dans un code numérique de mécanique des fluides semi-ouvert. Validé par rapport aux résultats analytiques de l'acoustitron, ce modèle appliqué au résonateur de Ceperley à onde progressive équipé d'un stack fin montre un écoulement transitoire dépendant du nombre de plaques et du volume du stack.

Acoustic streamings general equations are established on the basis of the mass transport velocity. The equation following from the boundary layer approximation is solved analytically for a purely propagative wave. In the transition from a quasi-isothermal wave/wall interaction regime to a deep quasi-adiabatic one, the transient total acoustic streaming averaged along the duct cross section becomes non monotonous; its establishment time is of the same order as the development and saturation thermoacoustic instabilities. Acoustic streamings in thermoacoustic devices are modelled numerically by incorporating the excitation force generated due to the wave/wall interaction into a semi-opened numerical code of fluid mechanics. Providing results in a good agreement with the acoustitron analytical ones, this model is applied to Ceperley resonator equipped with a short stack containing a purely propagative wave. It shows a transient streaming depending on the plates number and the stack volume.