UPThèses

Cette étude porte sur le calcul numérique du champ acoustique rayonné par des écoulements subsoniques turbulents présentant des inhomogénéités de température. Des méthodes hybrides sont développées grâce à un développement de Janzen-Rayleigh des équations de Navier-Stokes. L'écoulement est résolu par un calcul quasi incompressible puis les perturbations acoustiques sont propagées selon deux méthodes : les équations d'Euler linéarisées (EEL) et l'approximation à faible nombre de Mach perturbée (PLMNA). Les méthodes sont validées sur des cas simples puis appliquées à une couche de mélange isotherme et anisotherme en développement spatial.

Le développement croissant des moyens de transport a engendré des nuisances sonores en zone urbaine et périurbaine. Pour pallier ce problème les industriels sont amenés à effectuer des études en vue de la réduction du bruit. La première étape de ce travail consiste à localiser les zones responsables de la production sonore. Le traitement d'antenne microphonique associé à la formation de voies (beamforming) est une méthode classique et robuste de localisation de sources sonores. Dans le cas de sources aéroacoustiques, cette technique d'imagerie peut être appliquée in situ, engendrant un coût important, ou en soufflerie anéchoïque. L'application de cette technique à des mesures en soufflerie permet ainsi de localiser des sources de bruits dans un écoulement, mais les effets de l'écoulement sur la propagation doivent être pris en compte pour une localisation optimale. Une expérience de localisation de source est mise en place dans la soufflerie anéchoïque Eole afin de valider le traitement par formation de voies associé aux corrections des effets de l'écoulement. Deux modèles correctifs distincts sont testés (modèle d'Amiet et modèle de Koop). Les résultats montrent que cette technique permet d'estimer très précisément la position de la source acoustique. De plus, nous montrons que les effets de l'écoulement sur la propagation sont bien indépendants de la longueur d'onde acoustique. Cependant, les moyens techniques limitent l'étude sur la localisation de source à de faibles vitesses, ainsi un code numérique résolvant les équations d'Euler linéarisées est utilisé afin de simuler des conditions d'écoulement plus diverses. Nous mettons en évidence que le décalage apparent...

Le travail présenté dans ce mémoire traite de la problématique des calculs aéroacoustiques dans la zone source, en vue d'une meilleure estimation du bruit aérodynamique perçu par les occupants d'un véhicule. L'objectif recherché est de proposer une méthode de calcul qui prenne en compte les contraintes industrielles. Une analogie pour la pression totale est développée et résolue à cet effet. Cette analogie est obtenue par une recombinaison des équations de Navier-Stokes, d'une manière similaire à celle effectuée par Lighthill en 1952. Les analogies aéro-acoustiques présentent l'avantage d'être industriellement accessibles. Nous réalisons ensuite une validation de l'analogie proposée pour des cas d'écoulements à compléxité croissante. Les premières validations sont réalisées dans le domaine fréquentiel à l'aide de sources définies de manière analytique et sans obstacle, en 2D et 3D. Nous profitons de ces sources analytiques pour déterminer les limites de validité des résultats de l'analogie proposée. Le deuxième cas test étudié concerne l'écoulement autour d'un cylindre 2D, dans le domaine spectral. Pour ce cas, nous disposons à la fois d'un calcul direct acoustique (DNA, référence) et d'un calcul LES 2D obtenu avec le logiciel Fluent. Les résultats de l'analogie appliquée aux sources obtenues d'une part par le calcul DNA et d'autre part par le calcul LES sont comparés à ceux obtenus directement par le calcul DNA. Enfin, nous ouvrons le travail à une application industrielle avec l'étude de l'écoulement autour d'un obstacle tridimensionnel complexe à nombre de Reynolds élevé. L'écoulement aérodynamique est simulé à l'aide d'une méthode hybride RANS / LES (type DES), et les calculs d'analogie sont réalisés dans le domaine temporel, par la méthode des temps avancés.