Étude des mécanismes aérodynamiques à l'origine du bruit de contact pneumatique/chaussée.

Study of aerodynamic mechanisms leading to tyre/road noise

• Auteur / Autrice : Marianne Bou leba bassil
• Direction : Julien Cesbron
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des milieux fluides
• Date : Soutenance le 29/09/2020
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité mixte de recherche en acoustique environnementale
• Jury : Président / Présidente : Honoré Yin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Julien Cesbron, Honoré Yin, Paola Cinnella, Roger Michel, Pierre-Olivier Mattei, Laurent Perret, Philippe Klein
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Paola Cinnella, Roger Michel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chaussées

Modélisation CFD

Mots clés libres

Bruit de contact pneumatique/chaussée

Pompage d'air

Cavité de chaussée

Mesure de pression d'air dynamique

Modélisation CFD

Méthode de piston

Tyre/road noise

Air-pumping

Road cavity

Dynamic air pressure measurement

CFD modeling

Piston method

Résumé

Cette thèse traite des mécanismes de pompage d'air à l'origine du bruit de roulement dans le cas d'un pneumatique lisse roulant sur une cavité cylindrique intégrée à la chaussée. Un modèle CFD est utilisé pour calculer la variation de la pression d'air dynamique au fond de la cavité dont le volume varie durant le contact avec le pneu. Une méthode de piston a été validée pour modéliser cette variation de volume par un déplacement vertical du fond de la cavité, équivalent à la variation de son volume causée par la pénétration de la bande de roulement durant le contact. La variation de volume utilisée dans le modèle de piston est déterminée tout d'abord numériquement par un modèle de contact puis expérimentalement par la mesure de la pénétration de la gomme sur un banc d'essai. Ce dernier a également servi pour la mesure de la pression d'air dynamique au fond de la cavité, montrant que le pompage d'air dépend peu de la charge appliquée mais augmente avec la vitesse et diminue avec la profondeur de la cavité. Ces résultats sont ensuite comparés aux résultats numériques prenant en compte les différentes configurations expérimentales. La surpression interne calculée au fond de la cavité augmente avec la variation de volume et l'accord avec la mesure est satisfaisant. Le calcul de la pression d'air dynamique aux bords d'attaque et de fuite montre que le pompage d'air interne lors de l'ouverture de la cavité génère une onde qui se propage à l'extérieur principalement vers l'arrière du pneu. Le niveau d'énergie des ondes émises augmente avec la vitesse de roulement suivant un exposant de vitesse dont la valeur dépend du pourcentage de variation de volume de la cavité

This thesis deals with air-pumping mechanisms leading to tyre/road noise in the case of a slick tyre rolling on a cylindrical road cavity. A CFD model was used to calculate the dynamic air pressure variation at the cavity bottom, assuming a volume variation of this cavity during contact with the tyre. A piston method was validated in order to model this volume variation by a vertical displacement of the cavity bottom, equivalent to the volume variation caused by the tyre tread penetration during contact. The volume variation used in the piston model was determined first numerically by a contact model and then experimentally by measuring the penetration of the rubber on a test rig. The latter was also used for the measurement of dynamic air pressure at the cavity bottom, showing that air-pumping fewly depends on the applied load but increases with speed and decreases with the cavity depth. These results were then compared with the numerical results modeling the experimental set-up, considering the different testing configurations. The internal overpressure calculated at the cavity bottom increases with the change in volume and the agreement with measurements was satisfactory. The calculation of the dynamic air pressure at the leading and trailing edges showed that the internal air-pumping during the cavity opening generates an external wave which propagates mainly towards the rear of the tyre. The energy level of the emitted waves increases with the rolling speed according to a speed exponent which value depends on the percentage of the cavity volume variation