Approches numériques pour la simulation du bruit à large bande en vue de l'application aux turbomachines

Numerical simulation of broadband noise, towards the application to turbomachines

• Auteur / Autrice : Jérôme Boudet
• Direction : Pascal Ferrand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Mécanique des fluides
• Date : Soutenance en 2003
• 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

Turbomachines

Turbulence

Acoustique

Mots clés libres

Bruit à large bande

Simulation

Grandes échelles

Résumé

La simulation numérique du bruit à large bande est évaluée sur une configuration acédémique : l'écoulement autour d'un profil d'aube situé dans le sillage d'un barreau circulaire (régime sous-critique). L'approche choisie consiste à simuler l'áérodynamique au voisinage des solides, pour ensuite calculer le son en champ lointain par l'analogie acoustique de Ffowcs Williams et Hawkings. Deux voies sont évaluées pour le calcul aérodynamique : les équations soumises à une moyenne d'ensemble (U-RANS) permettent une estimation des fluctuations déterministes, mais nécessitent l'ajout d'un modèle stochastique pour les composantes à large bande ; la simulation des grandes échelles (LES) permet une représentation plus précise de l'écoulement et une simulation directe des principales composantes à large bande. Les résultats sont comparés à l'expérience : profils moyens, champs instantanés, spectres aérodynamiques et acoustiques et décomposition en composantes principales.

The numerical simulation of broadband noise is assessed on an academic configuration : the flow past an airfoil in the wake of a circular rod (sub-critical regime). The proposed approach is based on an aerodynamic simulation around the bodies, associated to the acoustic analogy of Ffowcs Williams and Hawkings to calculate the far field sound. Two methods are assessed for the aerodynamics : ensemble-averaged equations (U-RANS) represent the deterministic fluctuations, but require a stochastic model for the broadband compoenets ; large-eddy simulation (LES) allows an improved simulation of the flow field and directly represents the broadband components. Results are compared to experimental data : averaged profiles, instantaneous flow fields, aerodynamic and acoustic spectra and proper orthogonal decomposition.