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Titre
Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace
/ 14-12-2018
Morilhat Sylvain
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Une couche limite turbulente se développant le long d’une paroi présente des fluctuations
de vitesses et de pression importantes. Si la paroi du profil est suffisamment
souple, les fluctuations de pression pariétale peuvent la faire rentrer en vibration ce
qui induit un rayonnement acoustique de chaque côté de la paroi. Ce scenario est
l’un des mécanismes de génération de bruit interne dans les aéronefs. Le but de cette
thèse est de proposer un modèle de reconstruction des fluctuations de pression pariétale
afin de prévoir in fine le bruit rayonné. Plutôt que de reposer sur une approche
semi-empirique, les modèles développés dans cette thèse se basent sur la résolution
analytique de l’équation de Poisson liant les fluctuations de pression aux fluctuations
de vitesses. Ces dernières sont modélisées par exemple à l’aide des profils moyens
de la couche limite obtenus grâce à un calcul RANS. La résolution de l’équation de
Poisson dans ce contexte a déjà été entreprise en particulier par Lysak et Aupoix
et leurs travaux sont le point de départ de cette thèse. Cependant, leur modèle ne
donne qu’une description temporelle des fluctuations de pression pariétale alors que
les aspects spatiaux sont nécessaires pour une application vibro-acoustique. L’apport
de cette thèse consiste donc en une modification de leur modèle afin de pallier
cette difficulté. En parallèle de ces travaux de modélisation, une expérience de validation
en soufflerie a été élaborée et mise en place. Les fluctuations de vitesses ont
été mesurées par vélocimétrie laser tandis que les fluctuations de pression pariétale
ont été mesurées à l’aide de micro-tiges mobiles. Le modèle initialement développé
à été affiné à l’aide de ces mesures. En particulier, une description anisotrope des
fluctuations de vitesses a été développée, ce qui est plus cohérent pour un écoulement
cisaillé que la description homogène isotrope utilisée jusqu’alors. Les modèles
développés ont un large recoupement avec le modèle semi-empirique de Corcos qui
est la référence utilisée pour les applications en vibro-acoustique. Cependant, des
différences comportementales importantes aux hautes et basses fréquences ont été
mises en évidence. Le modèle de Corcos peut donc être remis en question pour ces
plages fréquentielles. Ces résultats théoriques doivent néanmoins être confortés par
des mesures.
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