Sons auto-entretenus produits par l'interaction d'un jet plan avec une plaque fendue : étude expérimentale et modélisation du couplage avec un résonateur

Self sustained tones produced by a jet-slot oscillator : experimental study and modelisation of the coupling with a resonator

• Auteur / Autrice : Martin Glesser
• Direction : Anas Sakout
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : La Rochelle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tourbillons (mécanique des fluides)

Son -- Propagation

Pression acoustique

Air -- Écoulement

Résumé

Des sons auto-entretenus peuvent être générés par l'interaction d'un jet plan avec une plaque fendue, et se coupler avec les résonances acoustiques du conduit de soufflage. L’étude s’intéresse aux conditions optimales de production de la source aéroacoustique ainsi créée et à l’influence du couplage sur cette production. Un dispositif expérimental, basé essentiellement sur des mesures microphoniques et vélocimétriques est utilisé. Il est associé à un modèle basé sur la théorie du son tourbillonnaire (« vortex-sound »). Des informations obtenues expérimentalement sur la convection des tourbillons et leur synchronisation avec le champ acoustique permettent de compléter les données d’entrée du modèle. Une loi d'évolution de la fréquence d’émission de type « Rossiter » est également obtenue expérimentalement. Les résultats de modélisation permettent d'interpréter cette loi d'évolution comme la condition optimale de production de la source aéroacoustique. Le couplage entre cette source et les résonances du conduit de soufflage est également étudié. Il se fait avec les modes plans du conduit lorsque l'angle d'inclinaison de l'obstacle par rapport à la sortie du jet est faible et avec des modes non-plans dans le cas contraire. L'influence de l'admittance d'entrée du conduit sur le couplage est de plus mise en évidence dans le cas plan. Finalement, l'évolution des fréquences d’émission mesurée est expliquée par un compromis entre les conditions optimales de production de la source aéroacoustique et les conditions optimales de couplage avec le conduit de soufflage.

Self-sustained tones can be produced by the interaction of a plane jet and a slotted plate, with possible coupling with the flow-supply-duct acoustic resonances. This study deals with the conditions for an optimal production of the aeroacoustic source, and with the influence of the coupling on this production. An experimental set-up, based on anemometric and microphone measurements, is used together with a model based on the vortex-sound theory. Informations about vortices convection and their synchronisation with the acoustic field are obtained experimentally and used as input-data for the model. A ``Rossiter''-type law for the evolution of the emission frequency is also obtained experimentally. The modeling results permit to interpret this evolution law as the optimal conditions for the production of the aeroacoustic source. The coupling between the aeroacoustic source and the flow supply duct resonances is also studied. It occurs with the planar modes of the duct if the obstacle is weakly misaligned with respect to the spanwise axis and with non-planar modes otherwise. Moreover, the influence of the input admittance of the duct on the coupling is underlined for the planar case. Finally, the evolution of the measured emitted frequencies is explained by a trade-off between the optimal conditions for the aeroacoustic source and the optimal conditions for the coupling.