Outil d’aide à la conception d’un traitement acoustique basé sur des matériaux poreux pour la réduction du bruit de soufflante

Modelling of an acoustic treatment based on porous materials for aero-engine noise reduction

• Auteur / Autrice : Charles Chan
• Direction : Emmanuel Perrey-Debain, Jean-Michel Ville
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique Avancée : Unité de recherche en Mécanique - Laboratoire Roberval (UMR-7337)
• Date : Soutenance le 24/03/2015
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dynamique des fluides

Mécanique des fluides

Avions -- Turboréacteurs -- Entrée d'air

Lutte contre

Bruit

Avions -- Moteurs

Matériaux poreux

Bruit aérodynamique

Son -- Absorption

Air -- Écoulement

Aéraulique

Aéroacoustique

Modèles acoustiques

Génie acoustique

Acoustique

Mots clés libres

Écoulement

Soufflante

Traitement acoustique

Raccordement modal

Acoustic

Porous materials

Flow

Turbofan inlet

Acoustic liner

Mode matching

Résumé

Le besoin permanent de réduire le bruit des moteurs d’avion constitue un véritable engouement pour le développement de nouveaux traitements acoustiques. Les traitements traditionnels de type résonateur continuent d’être utilisé et permettent d’atténuer le son sur une bande de fréquence restreinte malgré l’augmentation du nombre de degré de liberté. Une alternative possible est l’utilisation de matériaux poreux, dit à réaction non localisée, qui permettent d’élargir le spectre d’atténuation. Ce rapport est consacré à la modélisation d’un traitement acoustique basé sur des matériaux poreux dans les conditions d’une manche d’entrée d’air de turboréacteur. Un modèle semi-analytique a donc été développé pour le calcul de la perte par transmission d’un conduit cylindrique traité en paroi et soumis à un écoulement uniforme. Une étude paramétrique a ensuite été réalisée afin de cibler les caractéristiques du traitement optimal pour une configuration aéronautique donnée. Des résultats expérimentaux sur une veine à échelle réduite sont également montrés et témoignent d’un certain accord avec le calcul. Enfin, dans le but d’approfondir les connaissances théoriques sur le problème, une étude préliminaire sur les effets d’une couche limite est réalisée et montre que sa prise en compte parait indispensable pour bien choisir les traitements acoustiques, surtout à haute fréquence.

The constant need to reduce noise emissions from aircraft engine leads to a real demand for developing new acoustic treatments. Conventional liners based on resonatorlike structure continue to be used and provide narrow-band attenuation in spite of an increasing degree of freedom. A possible alternative is the use of porous materials (nonlocally reacting), which offer the possibility of broadening the attenuation spectrum. This report deals with the modelling of an acoustic treatment based on porous materials for aeroengine nacelle inlet. A semi-analytical model is developed for predicting the transmission loss of a treated cylindrical duct containing uniform mean flow. Then, a parametrical study is carried out in order to target the optimal liner characteristics for a given turbofan duct application. Also, experiments have been performed on a small-scale duct and have shown agreement with the simulation. Finally, for a better theoretical unv derstanding of the problem, a preliminary study on the effect of a boundary layer is conducted and shows that its consideration seems to be essential for optimal choice of acoustic lining, espacially at high frequencies.