Développement d'une méthode hybride pour la simulation numérique du bruit large bande de ventilateur axial à basse vitesse pour des applications industrielles

Development of a hybrid method for the prediction of low-speed axial fan broadband noise for industrial applications

• Auteur / Autrice : Silouane De Reboul
• Direction : Emmanuel Perrey-Debain, Stéphane Moreau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique Numérique & Acoustique et Vibrations : Unité de recherche en Mécanique - Laboratoire Roberval
• Date : Soutenance le 03/02/2023
• Etablissement(s) : Compiègne en cotutelle avec Université de Sherbrooke (Québec, Canada)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de recherche en mécanique acoustique et matériaux / Laboratoire Roberval

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Génie acoustique

Éléments finis, Méthode des

Turbulence

Ventilateurs

Son -- Propagation

Bruit aérodynamique

Aéroacoustique

Mots clés libres

Simulation aéroacoustique

Analogie

Propagation des ondes

Aeroacousics simulation

Analogy

Fan noise

Turbulence

Finite element method (FEM)

Résumé

Cette thèse a pour objectif de proposer une méthode permettant de simuler le bruit d'origine aérodynamique d'un ventilateur axial. Au vu de la faible vitesse de l'écoulement dans un tel systèmes, cette méthode peut s'appuyer sur une séparation du calcul en deux étapes distinctes : lors de la première étape, les phénomènes à l'origine de la génération du bruit sont déterminés, et la propagation des ondes est calculée pendant la seconde étape. Tout d'abord, plusieurs méthodes applicables dans le cas d'obstacles mobiles sont comparées. Une extension au cas d'obstacles mobiles est étudiée en excluant du domaine de calcul les obstacles tournants. Si cette méthode donne des résultats cohérents, elle n'est pas à même de prédire l'effet de la rotation des obstacles et sous estime le bruit produit. Pour remédier aux lacunes de cette approche, une nouvelle méthode pour le calcul de propagation acoustique est ensuite proposée. Celle-ci permet de simuler correctement la rotation d'une portion du domaine, contenant des obstacles et sources acoustiques.

The goal of this work is to put forward a method suitable for the computation of fan noise. The flow speed in such a system is low enough to separate the computation in two distinct steps : in the first one, the noise sources are estimated, and the wave propagation is computed in the second one. First, several methods for fixed obstacles are compared. An extension to moving obstacles is then attempted by removing a portion of the volume from the computational domain. Although this method yields consistent results, the effect of the rotation is fully ignored and the noise level is underestimated. In order to remedy this, a new method for the computation of the wave propagation is then presented. This method allows us to predict correctly the rotation of the portion of the domain, which may contain moving obstacles and source.