Acoustique modale et stabilité linéaire par une méthode numérique avancée. Cas d'un conduit traité acoustiquement en présence d'un écoulement (Modal acoustics and linear stability by an advanced numerical method. Application to lined flow ducts) Pascal, Lucas 2013-11-06 Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace

Directeur(s) de thèse:  Casalis, Grégoire; Piot, Estelle Laboratoire :  Département Modèles pour l’Aérodynamique et l’Energétique -DMAE (depuis 1997) Ecole doctorale :  Mécanique, Energétique, Génie civil et Procédés -MEGeP Classification : Sciences de l'ingénieur

Accès :  Texte intégral Mots-clés : Acoustique, Liner, Instabilité hydrodynamique, Perturbation optimale, Méthode Galerkin discontinue Résumé : Ce travail de thèse s’inscrit dans l’effort de réduction des nuisances sonores dues à la soufflante d’un réacteur double-flux à l’aide de matériaux absorbants acoustiques, appelés communément «liners». Afin d’optimiser ces traitements acoustiques, il convient d’étudier en détail la physique de la propagation acoustique en présence de liner. De plus, il s’agit d’améliorer la compréhension des instabilités hydrodynamiques pouvant se développer sur un liner sous des conditions particulières et possiblement génératrices de bruit. Ce travail de thèse a consisté à développer un code de calcul en formulation Galerkin discontinue pour l’analyse modale et la stabilité dans un conduit traité acoustiquement, code qui a été appliqué à des configurations réalistes, en considérant une section transverse ou longitudinale d’un conduit. Les études modales réalisées dans la section transverse ont apporté des informations sur la propagation acoustique dans une nacelle de turbofan avec des discontinuités du traitement acoustique («splices»), ainsi que dans le banc B2A de l’ONERA. Les calculs dans la section longitudinale ont nécessité l’implantation de conditions aux limites PML pour tronquer le domaine de calcul, ainsi que d’une condition aux limites sur le liner, modélisée en domaine temporel à partir d’une extension de travaux existants dans la littérature. Avec ces outils, le code a permis de mettre en évidence une dynamique de type amplificateur de bruit due au développement d’une instabilité hydrodynamique sur le liner en présence d’écoulement cisaillé ainsi qu’un rayonnement acoustique en amont et en aval du conduit dû à cette instabilité. Résumé (anglais) : The current work deals with the reduction of aircraft engine fan noise using acoustic lining. In order to optimise these liners, it is necessary to deeply understand the physics of acoustic wave propagation in lined ducts and to have a better knowledge of the hydrodynamic instabilities existing under particular conditions and likely to radiate noise. This work is about the development of a discontinuous Galerkin solver for modal and stability analysis in lined flow duct and the application of this solver to realistic configurations by considering the transverse or longitudinal section of a duct. The modal studies in the transverse section brought informations on acoustic propagation in a turbofan nacelle with lining discontinuities (“splices”) and in the B2A bench of ONERA. The computation in the longitudinal section of a duct required the implementation of PML boundary conditions in order to truncate the computational domain and of a boundary condition at the lined wall, modeled in temporal domain by the enhancement of a method published in the literature. With these features, the application of the solver highlighted a noise amplifier dynamics caused by the development of a hydrodynamic instability on the liner with sheared flow and a noise radiation mechanism upstream and downstream the lined section. Langue : Français

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