Download or read book A hybrid method for computational aeroacoustics applied to confined geometries written by Mélanie Piellard and published by . This book was released on 2008 with total page 153 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ce travail de thèse concerne le développement d une méthode de calcul du bruit aéroacoustique pour des applications industrielles. Les contraintes liées à ce contexte imposent de choisir une méthode hybride basée sur l’utilisation de codes de calcul commerciaux, adaptée aux écoulements turbulents basse vitesse. Cette approche repose sur l’analogie de Lighthill, et son application fait intervenir deux étapes. Dans la première, l’écoulement turbulent instationnaire est calculé et permet de déterminer les termes sources acoustiques, lesquels sont ensuite propagés dans une seconde étape afin d’obtenir le champ acoustique rayonné. L’implémentation choisie, à savoir le couplage entre les codes Fluent (CFD) et Actran/LA (acoustique) dans une formulation variationnelle, est particulièrement bien adaptée pour l’industrie puisque la complexité des géométries est facilement prise en compte dans les méthodes aux volumes finis (Fluent) et éléments finis (Actran/LA). On considère plusieurs configurations académiques. Le rayonnement acoustique de deux tourbillons corotatifs avec et sans écoulement moyen est d’abord étudié pour valider la méthode; en particulier, on souhaite démontrer la nécessité de prendre en compte l’écoulement moyen local dans le calcul du terme source. Pour ce faire, une simulation numérique directe (DNS) est effectuée avec Fluent pour obtenir une solution de référence, ce qui met en évidence la nature de quadrupôle tournant de la source acoustique. La méthode hybride est ensuite mise en oeuvre avec succès: les termes sources sont calculés à partir des champs de vitesse obtenus dans le calcul DNS, puis ils sont propagés en champ lointain dans le domaine spectral avec Actran/LA. Une deuxième vérification, complémentaire à la comparaison au calcul direct, consiste à résoudre de manière analytique l’équation de Lighthill en utilisant le tenseur de Lighthill calculé par DNS. On retrouve par ailleurs que la présence d’un écoulement moyen à la fois dans les zones de propagation acoustique et de sources a seulement une influence sur la réfraction des ondes acoustiques; en revanche, il n’est pas nécessaire d’en tenir compte dans la détermination du terme source. La deuxième étude académique porte sur la gestion de la sortie de structures turbulentes du domaine de calcul. Ceci produit un rayonnement dipolaire parasite, d’origine purement numérique, et dont les niveaux sont suffisamment élevés pour perturber la solution. On choisit ici de modéliser le problème par la convection d’un tourbillon parfait à travers une frontière fictive. Divers filtres spatiaux sont testés pour ramener les termes sources à zéro à la traversée de la frontière; le réglage optimal de ces filtres dépend de la taille de la structure à dissiper ainsi que de sa vitesse de convection. Enfin, une application réelle est considérée, le diaphragme en conduit à faible nombre de Mach. Une première simulation des grandes échelles (LES) est effectuée sur un modèle réduit de la géométrie puisque l’envergure est tronquée à 10% de sa valeur totale. Malgré les limitations de cette approche, en particulier du fait que la trop petite extension du domaine selon l’envergure empêche un développement tridimensionnel correct de la turbulence, le calcul acoustique bidimensionnel associé produit des résultats consistants. Le modèle 3D complet est ensuite étudié, avec, de la même manière, une LES qui met en évidence des caractéristiques aérodynamiques cette fois tout à fait conformes à la DNS de référence. Une décimation des termes sources par interpolation spatiale est nécessaire pour réduire la taille du modèle acoustique 3D; les résultats après propagation souffrent donc de cette approximation qui nécessite une plus ample validation.
