Download or read book Calcul du rayonnement acoustique d coulements turbulents bas sur des analogies acoustiques coupl es aux simulations a rodynamiques instationnaires written by Franck Pérot and published by . This book was released on 2004 with total page 180 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le contexte industriel de cette thèse est l'amélioration des outils de calcul aéroacoustique utilisés pendant les phases de conception des automobiles. L'objectif principal de ce travail est de développer et d'évaluer des méthodes numériques donnant accès au rayonnement sonore produit par des écoulements turbulents à faible nombre de Mach. Pour ce faire, nous utilisons les analogies acoustiques qui fournissent le champ sonore en deux étapes : d'une part le champ turbulent de vitesse incompressible est simulé en utilisant une méthode instationnaire appropriée (U-RANS et LES). D'autre part les termes sources sont construits à partir des grandeurs turbulents et sont combinés à un opérateur de propagation. La formulation utilisée pour extrapoler le champ sonore est la solution de l'équation de Ffowcs Williams et Hawkings. Cette technique est validée sur une configuration de cylindre puis utilisée pour traiter une configuration plus complexe : un demi cylindre sur un plan infini.

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.

Download or read book M thode hybdride pour le calcul du rayonnement acoustique d coulements anisothermes faibles nombres de Mach written by François Golanski and published by . This book was released on 2004 with total page 158 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le rayonnement acoustique d'écoulements libres anisothermes à faibles nombres de Mach est étudié à l'aide d'une méthode aéroacoustique hybride. Le calcul aérodynamique est réalisé par simulation numérique directe d'une approximation quasi-incompressible des équations de Navier-Stokes, alors que l'acoustique est obtenue par résolution des équations d'Euler linéarisées. La définition des sources acoustiques spécifiques aux écoulements anisothermes constitue l'articulation entre ces deux étapes. Cette approche est appliquée à des couches de mélange temporelles et spatiales. Les contributions des différentes sources sont analysées. L'évolution du rayonnement acoustique avec le rapport de températures et le nombre de Mach est étudiée. Les résolutions numériques reposent sur une discrétisation spatiale par des schémas aux différences finies centrées (schémas compacts), des schémas d'intégration en temps de Runge-Kutta d'ordres élevés, et des conditions aux limites anéchoïques.

Download or read book M thode num rique hybride pour l tude du rayonnement acoustique d coulements turbulents pari taux written by Florent Margnat and published by . This book was released on 2005 with total page 152 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Une méthode hybride est proposée pour la prédiction du bruit des écoulements pariétaux. Les données aérodynamiques sont obtenues par simulation numérique directe incompressible. L'originalité pour l'aeroacoustique est ici de modéliser la condition d'adhérence aux parois par la méthode des frontières virtuelles, spécialement adaptée aux géométries complexes. La simulation de l'écoulement en canal plan 3D a tout d'abord été réalisée pour la validation, notamment des fluctuations de pression. Les mouvements tourbillonnaires généres par la couche cisaillée issue du bord d'attaque d'une plaque épaisse sont analysés. Le rayonnement acoustique est calculé à l'aide de l'analogie de Curle programmée en temps avancés. Dans l'hypothèse d'une source compacte, la direction d'intensité maximale est observée autour de 60° vers l'aval, due à l'effet des termes sources volumiques qui sont prépondérants sur les termes surfaciques. L'influence des temps de retard renforce le terme longitudinal.

Download or read book Bruit rayonn par un coulement affleurant une cavit written by Xavier Gloerfelt and published by . This book was released on 2001 with total page 274 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Mon travail de thèse est consacré au calcul direct du bruit d'origine aérodynamique à partir des équations de Navier-Stokes. Cette méthode consiste à déterminer simultanément le champ aérodynami¬que et les ondes acoustiques qui possèdent des caractéristiques physiques très différentes, sans faire intervenir de modélisation acoustique. Elle nécessite donc l'utilisation de techniques numériques qui prennent en compte les particularités des fluctuations acoustiques. L'alternative à cette démarche consiste en effet à utiliser une méthode hybride, s'appuyant sur un calcul en deux étapes. La première étape détermine un champ turbulent de vitesse, alors que la seconde utilise un modèle de sources acoustiques combiné avec un opérateur de propagation pour obtenir le rayonnement acoustique. Le premier chapitre présente le code aéroacoustique ALESIA et les développements nouveaux pour l'étendre aux situations en présence de parois physiques. On a notamment développé une formulation des conditions aux limites de paroi. Ce problème est illustré par des cas-tests acoustiques et visqueux. Le deuxième chapitre synthétise l'état des connaissances théoriques et expérimentales concernant l'écoulement au dessus d'une cavité et notamment le rayonnement sonore associé. On s'attache plus particulièrement à la boucle de rétroaction aérodynamique pouvant générer les oscillations autoen-tretenues observées. Le calcul direct du bruit de cavité par simulation numérique directe (DNS) des équations de Navier-Stokes est mis en oeuvre pour plusieurs configurations bidimensionnelles dans le troisième chapitre. Une première simulation laminaire à bas Reynolds permet de reproduire le cou¬plage pression-vorticité responsable d'un rayonnement intense. L'étude de l'influence de l'épaisseur de la couche limite incidente met en évidence un nouveau régime d'écoulement, peut-être les limites d'une approche 2-D. Une deuxième simulation reproduit à l'échelle 1, par DNS, une configuration étudiée expérimentalement par Karamcheti(1955), où une couche limite laminaire à Mach 0.7 affleure une cavité rectangulaire bidimensionnelle. Parmi les théories aéroacoustiques disponibles, le quatrième chapitre analyse les possibilités offertes par les méthodes intégrales, afin de déterminer leur pertinence et leur complémentarité avec les cal¬culs directs. Une revue exhaustive des formulations et des applications existantes permet d'ordonner les nombreux développements réalisés dans ce domaine et de déterminer leur champ d'application respectif. Le dernier chapitre discute la résolution numérique de ces formulations. Trois formula¬tions intégrales, l'analogie de Ffowcs Williams et Hawkings, la méthode d'extrapolation de Kirchhoff et la méthode d'extrapolation basée sur l'équation de Ffowcs Williams et Hawkings sont mises en oeuvre pour plusieurs configurations. L'application à la cavité non compacte de Karamcheti permet d'appréhender les possibilités offertes en terme de gain numérique et d'analyse des sources de bruit.

Download or read book Rayonnement acoustique d une cavit rectangulaire soumise un coulement turbulent written by David Mas (auteur en mécanique des fluides).) and published by . This book was released on 2000 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Lorsqu'une cavité est soumise à un écoulement turbulent, de forts niveaux sonores peuvent être engendrés. Pur évaluer les niveaux de pression acoustique en champ lointain une approche en deux étapes est proposée. Tout d'abord, des simulations numériques de l'écoulement, considéré comme incompressible, sont réalisées à partir des équations de Reynolds complétées par des lois de fermeture élémentaires (k-c, sgs Smagorinsky). En outre, des visualisations et des mesures de pression fluctuante pariétale sont réalisées en tunnel hydraulique ; ces mesures ne sont pas suffisamment exhaustives pour conduire à une validation totale des modèles numériques dont on a pu cependant repérer certaines lacunes, En conséquence, on a plutôt cherché à combiner les résultats issus de ces modèles et les données expérimentales pour constituer des données d'entrée cohérentes du modèle acoustique correspondant à la deuxième étape. Ensuite, un modèle acoustique simple, fondé sur l'analogie de Lighthill, permet le calcul de la fréquence et de l'amplitude de pression acoustique en champ lointain. Pour tester ce modèle, on s'appuie par ailleurs sur des mesures acoustiques en champ lointain réalisées dans une soufflerie anéchoïque. Le modèle acoustique fournit un ordre de grandeur très satisfaisant des niveaux de pression acoustique mesurés. Enfin, un développement annexe de ce travail a consisté à raffiner la typologie des écoulements dans les cavités lorsque le rapport géométrique L/H augmente. On distingue alors trois configurations d'écoulement. Pour une cavité carrée, l'écoulement est quasi-2D. Pour un rapport géométrique de l'ordre de 1,5, l'écoulement fortement 3D se caractérise par une ondulation transverse de la zone de recirculation principale. Enfin, pour des rapports géométriques supérieurs à 2, la zone de recirculation se concentre sur la partie aval de la cavité ; l'écoulement est alors 2D.

Download or read book Mod lisation du rayonnement acoustique des coulements turbulents libres subsoniques et supersoniques written by Christophe Bailly and published by . This book was released on 1994 with total page 170 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: On s'intéresse dans ce travail à la prévision numérique du bruit rayonné par des écoulements turbulents libres subsoniques et supersoniques. Dans une première partie, on présente une modélisation statistique avec une résolution intégrale de l'équation de Lighthill. On développe deux modélisations pour des écoulements turbulents libres possédant un nombre de mach convectif soit subsonique, soit supersonique. Le calcul du champ moyen est effectué par résolution des équations de Navier-Stokes moyennées, avec un modèle de turbulence compressible k-epsilon. Dans une seconde partie, on utilise les équations d'Euler linéarisées autour d'un écoulement moyen stationnaire pour calculer le rayonnement acoustique. Le champ moyen est déterminé par résolution des équations de Navier-Stokes moyennées, alors que l'on utilise un champ spatio-temporel synthétique pour la turbulence. Le système forme par les équations d'Euler linéarisées et leurs termes sources est résolu numériquement. Sur un plan pratique, les développements réalisés ici sont déjà utilisés pour la prévision aéroacoustique dans des systèmes industriels

Download or read book Calcul direct acoustique et analyse des m canismes de g n ration de bruit des coulements cisaill s libres written by Marie Cabana and published by . This book was released on 2008 with total page 116 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: La connaissance des mécanismes physiques responsables de la production sonore par les écoulements turbulents est indispensable pour permettre l’élaboration des techniques de réduction et de contrôle du bruit d’origine aérodynamique. Dans ce travail, nous avons développé une méthodologie d’analyse s’appuyant sur une décomposition du terme source de l’analogie de Lighthill, qui fait apparaître explicitement la dilatation et la vorticité, et sur un filtrage en nombre d’ondes. Associé à des bases de données obtenues par calcul direct acoustique, qui offrent un accès simultané à toutes les quantités dynamiques et acoustiques, cet outil permet d’identifier le rôle acoustique des différents termes. L’application de notre méthodologie à l’analyse des sources acoustiques dans une couche de mélange, permet d’interpréter le rayonnement sonore comme le résultat de subtils déséquilibres spatio-temporels entre les termes. Une nouvelle version du code de calcul direct acoustique a ensuite été développée, afin d’obtenir des bases de données en configuration 3D pour un coût de calcul raisonnable. Nous avons choisi d’implanter des schémas compacts décentrés d’ordre élevé pour la discrétisation spatiale, et de tester leur aptitude au calcul direct acoustique sur un cas test. Les résultats obtenus montrent la capacité de ces schémas à contrôler les oscillations numériques à résolution marginale et soulignent leur robustesse. Deux simulations de jets 3D chaud et froid ont été réalisées, dont nous présentons des résultats dynamiques et acoustiques préliminaires.

Download or read book M thodes num riques pour les coulements supersoniques avec application au calcul du bruit rayonn par un jet sur d tendu written by Nicolas de Cacqueray and published by . This book was released on 2010 with total page 157 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Cette thèse est consacrée au calcul et à l’étude du champ acoustique rayonné par un jet fortement supersonique, sur-détendu et chauffé. L’approche numérique utilisée consiste à résoudre simultanément l’écoulement turbulent et le champ proche acoustique par simulation des grandes échelles.Afin de résoudre les équations de Navier-Stokes instationnaires et compressibles, des schémas numériques de dérivation spatiale et d’intégration temporelle peu dissipatifs et peu dispersifs sont utilisés. Pour le système de coordonnées cylindriques, une procédure de déraffinement progressive au voisinage de l’axe du jet est proposée pour augmenter le pas de temps de l’intégration temporelle. Une procédure de capture de choc est finalement développée pour supprimer les oscillations de Gibbs aux voisinages des chocs. Cette procédure est explicite, adaptative et conservative.Un jet rond, sur-détendu et présentant un nombre de Mach d’éjection de 3.30 ainsi qu’une pression et une température de réservoir de 28.6 × 105Pa et 1144K est résolu par simulation des grandes échelles. Ce jet est initialement laminaire et possède un nombre de Reynolds de 0.94 × 105. Les champs aérodynamique et acoustique obtenus sont comparés aux données disponibles dans la littérature. Afin de pouvoir identifier les sources acoustiques,le champ turbulent est caractérisé le long de la couche de mélange, notamment en utilisant une analyse spectrale et une décomposition selon les modes azimutaux. Les champs acoustiques proche et lointain sont enfin étudiés et différentes composantes de bruit sont identifiées à partir de comparaisons avec des mesures et des modèles de la littérature, ainsi qu’en établissant des liens avec les propriétés de l’écoulement turbulent. L’influence des effets de la propagation non linéaire des ondes acoustiques est finalement discutée.

Download or read book Relation entre la structure a rodynamique d coulements turbulents incompressibles et le bruit mis cas du jet libre et d une cavit peu profonde written by Hervé Lazure and published by . This book was released on 1997 with total page 208 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: CETTE ETUDE DES BRUITS D'ORIGINE AERODYNAMIQUE GENERES PAR DES ECOULEMENTS TURBULENTS INCOMPRESSIBLES A POUR OBJECTIFS DE MIEUX COMPRENDRE LES MECANISMES DE PRODUCTION D'ENERGIE ACOUSTIQUE ET DE REDUIRE LES NUISANCES SONORES EN AGISSANT SUR LA STRUCTURE DE L'ECOULEMENT. UNE ETUDE NUMERIQUE DES MECANISMES DE PRODUCTION SONORE DE LA TURBULENCE EST APPLIQUEE AU CAS DU JET LIBRE. A PARTIR DE LA SIMULATION DU CHAMP AERODYNAMIQUE PAR UN MODELE K-, NOUS APPLIQUONS LE MODELE DE RIBNER QUI PERMET D'ESTIMER LES NIVEAUX DU RAYONNEMENT ACOUSTIQUE EN CHAMP LOINTAIN. APRES AVOIR VALIDE LA METHODE, NOUS ETUDIONS L'INFLUENCE DES PARAMETRES SECONDAIRES COMME L'INTENSITE DE TURBULENCE OU LA DIVERGENCE DU JET A LA SORTIE DE LA CONDUITE, A DEBIT ET DIAMETRE DE JET FIXES. EN PRATIQUE, CES DIFFERENTS PARAMETRES SONT MODIFIES PAR L'INTERMEDIAIRE DE LA CONFIGURATION GEOMETRIQUE DE LA BOUCHE DE SOUFFLAGE (FORME, GRILLES, DEFLECTEURS...). LES PRINCIPALES CONCLUSIONS DE CETTE ETUDE APPLIQUEE AUX CAS DES JETS SIMPLES, ANNULAIRES ET COAXIAUX MONTRENT QU'IL EST IMPORTANT DE RENDRE L'ECOULEMENT LE MOINS TURBULENT POSSIBLE A LA SORTIE DE LA CONDUITE ET QU'ELARGIR LE JET PEUT S'AVERER ETRE UN BON MOYEN DE REDUIRE LE BRUIT. LA SECONDE PARTIE DE CETTE ETUDE S'INTERESSE AU COMPORTEMENT AEROACOUSTIQUE DE LA CAVITE SOUS LES PANTOGRAPHES DU TGV. NOUS AVONS MIS EN PLACE UNE MAQUETTE DE LA CAVITE DANS UNE SOUFFLERIE ANECHOIQUE ET REALISE DES MESURES DE VITESSE PAR ANEMOMETRIE A FILS CHAUDS, DE FLUCTUATIONS DE PRESSION EN PAROI ET DU RAYONNEMENT ACOUSTIQUE EN CHAMP LOINTAIN. CETTE ETUDE EST COMPLETEE PAR DES SIMULATIONS NUMERIQUES DE L'ECOULEMENT A L'AIDE DU MODELE RNG K-. LE RAPPORT LONGUEUR SUR HAUTEUR DE LA CAVITE ETANT DE L'ORDRE DE HUIT, IL ETAIT TRES DIFFICILE DE PREVOIR LA STRUCTURE DE L'ECOULEMENT. LES VISUALISATIONS DE L'ECOULEMENT SUR LES PAROIS ET LES MESURES ANEMOMETRIQUES MONTRENT QUE L'ECOULEMENT SE RATTACHE SUR LE FOND DE LA CAVITE ET DECOLLE A NOUVEAU AU PASSAGE DU BORD AVAL DE LA CAVITE. L'ETUDE ACOUSTIQUE A PERMIS DE MONTRER QUE LE SPECTRE DU RAYONNEMENT ACOUSTIQUE DE CETTE CONFIGURATION ETAIT LARGE BANDE ET QU'IL N'APPARAISSAIT PAS D'OSCILLATION AERODYNAMIQUE OU ACOUSTIQUE. DIFFERENTES METHODES DE LOCALISATION ONT PERMIS DE MONTRER QUE LES SOURCES ACOUSTIQUES SE SITUAIENT PRINCIPALEMENT AU NIVEAU DU BORD AVAL DE LA CAVITE.

Download or read book Etude par simulation num rique directe du rayonnement acoustique de couches de m lange isothermes et anisothermes written by Véronique Fortuné and published by . This book was released on 2000 with total page 161 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: LE CALCUL DIRECT DU RAYONNEMENT ACOUSTIQUE D'UNE COUCHE DE MELANGE EST REALISE EN RESOLVANT LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES DANS UN DOMAINE DE CALCUL QUI PERMET L'ACCES AU CHAMP ACOUSTIQUE LOINTAIN DE L'ECOULEMENT. L'OUTIL QUE NOUS AVONS DEVELOPPE UTILISE LA TECHNIQUE DE LA SIMULATION NUMERIQUE DIRECTE ALLIEE A DES METHODES NUMERIQUES PRECISES POUR ASSURER UNE BONNE QUALITE DU CALCUL ACOUSTIQUE DIRECT. DES SIMULATIONS 2D ET 3D DE L'EVOLUTION TEMPORELLE DE COUCHES DE MELANGE ISOTHERMES ET ANISOTHERMES SONT EFFECTUEES EN REGIME SUBSONIQUE ET NOTAMMENT A FAIBLE NOMBRE DE MACH. L'APPROCHE TEMPORELLE ADOPTEE PERMET D'IDENTIFIER L'EMISSION ACOUSTIQUE ASSOCIEE A CHACUNE DES PHASES DE LA TRANSITION D'UNE COUCHE DE MELANGE. LES RESULTATS DES CALCULS ACOUSTIQUES DIRECTS REVELENT D'UNE PART QUE L'EMISSION SONORE PREDOMINANTE PROVIENT DANS TOUS LES CAS D'UN PROCESSUS D'APPARIEMENT ET QUE LES EFFETS 3D REDUISENT GLOBALEMENT L'EMISSION ACOUSTIQUE DE LA COUCHE DE MELANGE. D'AUTRE PART, LES PRINCIPALES CONSEQUENCES DES EFFETS COMBINES DE LA TEMPERATURE ET DE LA COMPRESSIBILITE OBSERVEES EXPERIMENTALEMENT (AUGMENTATION/REDUCTION DE L'EMISSION SONORE A NOMBRE DE MACH FAIBLE/ELEVE) SONT REPRODUITES AVEC LE MODELE TEMPOREL. LES DONNEES DES SIMULATIONS SONT EGALEMENT UTILISEES POUR REALISER DES PREDICTIONS DE BRUIT BASEES SUR L'ANALOGIE DE LIGHTHILL. LA COMPARAISON DE CES ESTIMATIONS AVEC LES SOLUTIONS DE REFERENCE OBTENUES PAR LE CALCUL ACOUSTIQUE DIRECT MONTRE UN EXCELLENT ACCORD DANS TOUS LES CAS. DANS LES CAS ANISOTHERMES, NOUS MONTRONS LA NECESSITE DE TENIR COMPTE D'UN TERME SOURCE SUPPLEMENTAIRE ET L'ANALYSE DES CONTRIBUTIONS SEPAREES DE CHAQUE TERME SOURCE NOUS PERMET D'INTERPRETER LE MECANISME DE RENVERSEMENT DE TENDANCE COMME LE RESULTAT D'UN CHANGEMENT DE TERME SOURCE PREPONDERANT.

Download or read book Etude num rique d coulements de paroi compressibles written by François Kremer and published by . This book was released on 2012 with total page 158 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Cette thèse est consacrée à la simulation des écoulements de paroi turbulents. L’approche numérique utilisée consiste à calculer directement les champs aérodynamiques et acoustiques de l’écoulement par simulation des grandes échelles (LES), à l’aide de schémas numériques peu dissipatifs et peu dispersifs. Cette approche repose généralement sur une intégration temporelle explicite qui se révèle fortement pénalisante dans le cas des écoulements de paroi, où le raffinement du maillage entraîne une forte diminution du pas de temps. Pour répondre à cette problématique, deux méthodes d’intégration temporelle semi-implicites d’ordre 4 à 6 étapes sont développées. Ces méthodes consistent à intégrer de manière implicite les termes contenant des dérivées spatiales normales à la paroi, et de manière explicite les autres termes, ce qui permet de relâcher la contrainte sur le pas de temps. Une analyse dans l’espace de Fourier et des cas test de propagation acoustique montrent que les méthodes développées ont une précision au moins égale à celle du schéma de Runge-Kutta standard d’ordre 4. Une technique de partitionnement semi-implicite/explicite du maillage est ensuite mise en œuvre afin de réduire le coût numérique. A l’aide de cette technique, les schémas semi-implicites permettent de réduire le temps CPU des simulations par rapport à des calculs s’appuyant uniquement sur un schéma explicite. Des LES de canal plan turbulent sont ensuite mises en œuvre pour un nombre de Mach de 0.5 et des nombres de Reynolds de friction de 350, 600 et 960, et pour un nombre de Mach de 0.1 et un nombre de Reynolds de 350. Les caractéristiques aérodynamiques de l’écoulement sont comparées avec succès à des simulations numériques directes de la littérature. Les résultats des simulations permettent ensuite d’analyser les effets du nombre de Reynolds sur les profils de vitesse moyenne et fluctuante, sur les spectres de pression pariétale, et sur les structures de la zone interne de la couche limite. Les dimensions de ces structures, estimées à l’aide des spectres de vitesse longitudinale, se révèlent peu dépendantes du nombre de Reynolds. Enfin, pour le calcul à nombre de Mach de 0.1, des composantes acoustiques sont détectées dans le spectre de pression pariétale. Ces composantes représentent l’empreinte du rayonnement acoustique de la couche limite, calculé directement par la simulation.

Download or read book Analyse des v nements a rodynamiques l origine des missions sonores partir de simulations num riques written by Abbas Hekmati and published by . This book was released on 2011 with total page 192 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Cette étude porte sur le développement d'outils d'analyse pour l'identification des évènements aérodynamiques à l'origine des émissions sonores dans les écoulements turbulents. Une application aux écoulements autour d'un véhicule automobile et à l'intérieur d'un habitacle automobile est proposée dans ces travaux. Ces écoulements permettent d'aborder aussi bien le rayonnement direct que le rayonnement des panneaux soumis à une excitation aéroacoustique. Pour ces analyses, des simulations numériques directes basées sur la méthode Boltzmann sur réseau ont été mises en œuvre pour analyser les phénomènes aéroacoustiques présents dans ces configurations d'écoulements tels que l'aérateur d'une voiture, l'écoulement autour d'un rétroviseur, l'écoulement autour d'une voiture (vitrages). Des premières investigations à partir de ces bases de données ont été menées en utilisant des méthodes de causalité permettant de relier les évènements aérodynamiques aux émissions sonores. Ainsi, pour l'analyse du rayonnement direct, la Décomposition Orthogonale aux valeurs Propres Etendue (EPOD) est retenue. L'utilisation de cette méthode a nécessité dans un premier temps de s'assurer de la fiabilité des grandeurs numériques disponibles en termes de convergence statistique. On a ainsi pu mettre en évidence l'importance d'une telle étude préliminaire de faisabilité pour de telles analyses aéroacoustiques. Ensuite, la procédure initiale de l'EPOD est améliorée par la prise en compte d'un temps de retard entre le bruit rayonné et le champ aérodynamique. Différentes variables (champ de vitesse, tenseur de Lighthill, pression) dans la région aérodynamique pour représenter les évènements ``sources'', ont également été testées. Il a ainsi été montré l'intérêt d'utiliser le champ de pression pour de telles analyses. Des évènements aérodynamiques à l'origine des émissions sonores émises à certaines fréquences ont ainsi pu être caractérisés. L'étude du rayonnement acoustique des panneaux est tout d'abord effectuée par un modèle éléments finis d'une plaque sous une excitation déterministe. Cette description déterministe est obtenue à l'aide d'une démarche de synthèse partant d'un modèle statistique décrivant les composantes turbulente et acoustique du champ d'excitation aéroacoustique. La réponse vibroacoustique de la plaque vis-à-vis des champs homogènes d'excitation est étudiée et comparée favorablement aux prédictions théoriques. L'application à un champ d'excitation inhomogène a également été effectuée avec succès. Ensuite, une analyse de contribution des différentes composantes (aérodynamique et acoustique) du champ d'excitation au champ acoustique rayonné est effectuée à l'aide de la fonction de cohérence. Les limitations de cette méthode de causalité qui sont dues à la nature étendue et incohérente des sources ont été démontrées. Enfin, une démarche basée sur la décomposition du champ de pression pariétale par la POD est développée afin de séparer les composantes acoustique et turbulente du champ total d'excitation. Une première application de cette méthode à des données synthétiques a montré l'efficacité de cette nouvelle approche. Cette méthode est finalement appliquée avec succès à un champ de pression pariétale issu de la simulation numérique de l'écoulement autour d'un véhicule réel. Cette dernière étape de ce travail offre de nombreuses perspectives relatives aussi bien à la modélisation des champs de pression pariétale qu'à des analyses des couplages aéroacoustiques de ces champs de pression

Download or read book Simulations d coulements instationnaires turbulents en a rodynamique written by Bastien Caruelle and published by . This book was released on 2000 with total page 346 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'objectif de cette étude est de qualifier la capacité des méthodes numériques à réaliser la simulation d'écoulements instationnaires turbulents, dans un contexte dit "d'aérodynamique externe". L'application industrielle visée est la prédiction du phénomène de tremblement en régime transsonique, dont les principales caractéristiques sont tout d'abord rappelées, afin de déterminer les points délicats à traiter d'un point de vue du numérique et de la modélisation. Différents types de modélisation de la turbulence sont alors passés en revue : leurs points forts et leurs faiblesses, exposés relativement aux applications visées, nous ont conduit à utiliser le modèle de Spalart et Allmaras en instationnaire (USA), la "Detached-Eddy Simulation" (DES) et la simulation des grandes échelles (LES). On sélectionne ensuite parmi les méthodes numériques présentes dans le code de calcul celles qui semblent les plus adaptées à traiter les problèmes relatifs à l'aérodynamique instationnaire transsonique. Ceci nous a conduit à implémenter et à valider une condition aux limites de sortie instationnaire subsonique, et à élaborer un schéma de discrétisation spatiale centré d'ordre quatre. Le comportement des modèles USA, DES est alors qualifié sur deux cas "académiques" (couche limite turbulente attachée se développant temporellement, couche limite décollée sous l'influence d'un gradient de pression adverse) en comparaison avec des simulations LES de référence. Des simulations du phénomène de tremblement sont finalement réalisées avec les modèles USA et DES sur des configurations de plus en plus complexes (profil bidimensionnel, tranche d'aile périodique, puis géométrie complète fuselage / voilure), et comparées aux résultats expérimentaux.