Recherche Avancée

Thèse soutenue

Réduction du bruit d'impact de turbulence sur un profil d'aile au moyen d'inclusions poreuses ou d'ondulations de bord d'attaque

FR  |  
EN
Auteur / Autrice : Georgios Bampanis
Direction : Michel Roger, Christophe Schram
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Acoustique
Date : Soutenance le 20/01/2021
Etablissement(s) : Lyon
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École Centrale de Lyon (1857-....)
Laboratoire : Laboratoire de mécanique des fluides et acoustique (Rhône)
Jury : Président / Présidente : Stéphane Moreau
Examinateurs / Examinatrices : Michel Roger, Christophe Schram, Michaela Herr
Rapporteur / Rapporteuse : Yves Gervais, Madhi Azarpeyvand

Résumé

FR  |  
EN

Au cours des dernières décennies, le bruit à large bande émis par les profils aérodynamiques a été considéré comme un problème générique d'un intérêt primordial pour l'ingénierie et la recherche. Les émissions sonores des turboréacteurs, des drones, des systèmes de ventilation et d'autres applications industrielles et domestiques pourraient être principalement caractérisées comme du bruit à large bande, dont le mécanisme dominant est le bruit d'impact de turbulence (BIT). Cette thèse étudie l'atténuation du BIT par des ondulations au bord d'attaque ou des inclusions poreuses. L'utilisation de techniques expérimentales et de modèles analytiques pour la prévision du bruit sont les principaux outils de ces recherches. Les trois premiers chapitres sont consacrés à l'étude expérimentale des caractéristiques tridimensionnelles du BIT de plaques planes et de profils aérodynamiques NACA-0012, et à sa réduction par des dentelures au bord d'attaque. Une combinaison de mesures en champ lointain (microphone unique) et en champ proche (antenne en spirale) a montré des résultats cohérents avec les études précédentes et a mis en évidence l'effet contaminant du bruit de bord de fuite (BBF), qui réduit les performances des dentelures en matière de réduction du bruit des profils. Les résultats montrent que les réductions du BIT varient quasi linéairement avec la fréquence pour des plaques planes et exponentiellement pour des profils épais, sur une plus large gamme de basses et moyennes fréquences après soustraction du BBF. Dans le chapitre 4, les outils de prédiction du BIT ont été validés pour des bords d'attaque à la fois droits et ondulés en utilisant les résultats expérimentaux obtenus. Le chapitre 5 porte sur l'analyse fondamentale de l'écoulement autour du bord d'attaque ondulé par des mesures de PIV tomographiques et stéréoscopiques. Les résultats corroborent des travaux précédents en validant des simulations numériques similaires aux expériences actuelles. En considérant des géométries simples de dentelures sur le bord d'attaque et le bord de fuite, une stratégie d'optimisation a été proposée dans le chapitre 6 pour minimiser le bruit total d’un profil tout en préservant ses performances. Le dernier chapitre est consacré à l'exploration acoustique et aérodynamique des profils poreux. Les réductions de bruit observées varient entre 4 et 6 dB, ce qui fait de la porosité une technique prometteuse pour l'atténuation du bruit des profils aérodynamiques épais, avec une potentialité similaire à celle des dentelures de bord d'attaque pour les ventilateurs et autres applications industrielles.