Modélisation du bruit de mélange turbulent d'un jet libre supersonique chaud : application de l'équation de Lilley

Modelling of the mixing noise of a free hot supersonic jet : application of the lilley's equation

• Auteur / Autrice : Wilfrid Raguenet
• Direction : Jean-Laurent Peube
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique et dynamique des écoulements instationnaires
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Poitiers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse numérique

Ondes -- Propagation

Rayonnements

Émission acoustique

Résumé

L'objectif de la these consiste en la modelisation du bruit de melange d'un jet supersonique chaud. On realise le calcul acoustique a partir de l'estimation du champ aerodynamique et d'une analogie acoustique. Le champ aerodynamique est estime a partir des resultats fournis par un code de mecanique des fluides ferme par un modele de turbulence k-. L'analogie acoustique est fondee sur la resolution de l'equation de lilley. Cette approche se heurte a deux difficultes majeures. La premiere difficulte apparait lors du calcul de la fonction de green associee a l'equation de lilley. Pour des vitesses supersoniques, l'equation definissant la fonction de green devient singuliere au point ou le facteur doppler s'annule ; sa resolution est impossible par des methodes numeriques classiques. On developpe donc deux methodes pour s'affranchir de cette singularite. L'une fait intervenir les premiers termes du developpement limite de la solution au voisinage du zero, l'autre est une solution analytique exacte. La modelisation statistique du terme source constitue la seconde difficulte de l'approche choisie. On retient la grandeur deplacement pour reproduire l'origine du champ acoustique, qui apparait comme plus naturelle dans le formalisme developpe. Les proprietes statistiques du deplacement sont modelisees de maniere classique. Le calcul de la fonction de green associee a l'equation de lilley et la modelisation du terme source nous permettent d'elaborer un modele de prevision acoustique (code dune) independant du regime de vitesse et de temperature de l'ecoulement. La validation de la modelisation est realisee au travers de jets libres circulaires supersoniques chauds experimentes dans la soufflerie anechoique cepra 19 (u#j#e#t/c#j#e#t = 1,4 ; t#j#e#t/t#0 = 2) d'une part, d'autre part dans le banc martel (u#j#e#t/c#j#e#t = 2,8 ; t#j#e#t/t#0 = 2,7). Les simulations semblent confirmer, par leur qualite, le bien-fonde du modele adopte. On peut estimer, au vu des resultats, que le code dune prevoit correctement la directivite et le spectre de puissance acoustique d'un jet libre supersonique. Les simulations mettent en evidence l'importance du rayonnement des ondes de mach sur le champ acoustique.