Approches théoriques du problème du rayonnement acoustique par une entrée d'air de turboréacteur : Comparaisons entre différentes méthodes analytiques et numériques

Theoretical approches of the acoustic radiation problem by an aeroengine intake : Comparaisons between analytical and numerical methods

• Auteur / Autrice : Stéphane Lidoine
• Direction : Michel Roger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Acoustique
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Diffraction

Analyse numérique

Émission acoustique

Mots clés libres

Entrée d'air

écoulement potentiel

Méthodes numérique et analytiques

Faisceaux gaussiens

Réfraction

Résumé

L'utilisation des méthodes numériques est désormais requise pour évaluer les performances acoustiques des nouvelles technologies envisagées pour améliorer la réduction du bruit rayonné par les entrées d'air de turboréacteur. Notre travail consiste à comparer les résultats en champ lointain fournis par quatre méthodes radicalement différentes et étudier l'origine des écarts observés. Par ailleurs, nous analysons séparément les différents phénomènes physiques intervenant dans le cadre de la propagation et du rayonnement acoustique au sein d'un écoulement potentiel, en présence de matériaux absorbants sur les parois du conduit. La méthode analytique, fondée sur la théorie modale et la technique de Wiener-Hopf est considérée ici comme la référence. Nous mettons en évidence des domaines de validité fréquentiels pour chacune des méthodes et insistons sur leur complémentarité. À basse fréquence, les méthodes numériques intégrales et FEM donnent les mêmes résultats en absence d'écoulement. Les principaux écarts par rapport aux résultats de la méthode analytique sont dus à la différence de forme de la lèvre considéré dans chaque méthode, arrondie ou à bords vifs. Le bon accord entre les résultats numériques et des résultats de mesures dans des configurations traitées complexes est essentiel pour compléter la validation et montrer l'intérêt de ces méthodes. Nous introduisons le concept d'écoulement quasi uniforme dans la méthode intégrale pour tenir compte des conditions aux limites sur les parois : les comparaisons avec les résultats analytiques montrent le bien-fondé de cette approximation. À haute fréquence, il est nécessaire d'utiliser une méthode asymptotique. La méthode choisie est basée sur la sommation des faisceaux gaussiens et se révèle pertinente pour effectuer des calculs multimodaux sur une plage angulaire dépendant de la fréquence et de la présence ou non de matériaux absorbants. Les différences observées sur le rayonnement des modes sont essentiellement dues à l'absence de prise en compte de la diffraction dans la solution asymptotique. Enfin, les études effectuées dans le cas d'un écoulement non uniforme et potentiel montrent que le paramètre aérodynamique fondamental est la valeur de la vitesse de l'écoulement à la source. De plus, les effets de réfraction au voisinage de la lèvre modifient le rayonnement de manière plus importante que les effets de convection par l'écoulement extérieur. La prise en compte d'un écoulement plus réaliste dans le modèle est abordée à la fin du mémoire en vue d'effectuer des comparaisons avec des mesures en soufflerie ou au banc statique.