Méthode hybride pour le calcul du rayonnement acoustique d'écoulements anisothermes à faibles nombres de Mach - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2004

A hybrid method for the computation of the non isothermal flow radiated noise at low Mach numbers

Méthode hybride pour le calcul du rayonnement acoustique d'écoulements anisothermes à faibles nombres de Mach

Résumé

This study proposes a hybrid aeroacoustic approach for the calculation of the noise radiated by non isothermal turbulent subsonic flows. The aerodynamic part is obtained using a direct numerical simulation of the Navier-Stokes equations in a Low Mach number approximation. This formulation makes it possible to be released from the effects of compressibility - numerically penalizing - while preserving the influence of the phenomena relating to thermal dilation on the flow. The acoustic propagation is calculated by the resolution of the linearized Euler's equations. The rigorous definition of the acoustic sources constitutes the link between these two stages. The specific sources from the non isothermal flows, compatible with those already known for the isothermal flows, are obtained. This approach is initially validated for isothermal and non isothermal mixing layers by comparison with direct calculations. Other validations are carried out for a spatial isothermal mixing layer and confronted with results of the literature. The contribution to the radiated noise of the estimated source terms, is examined for a non isothermal spatial mixing layer. The evolution of acoustic radiation according to the ratio of temperatures is studied for a temporal mixing layer. The numerical resolutions are based on a spatial discretization by high order finite difference schemes (compact schemes) and Runge-Kutta schemes for the temporal integrations. These high order schemes, and the accurate boundary conditions respect the numerical requirements specific to the computational aeroacoustics.
Cette étude propose une approche aéroacoustique hybride pour le calcul du bruit rayonné par des écoulements subsoniques turbulents anisothermes. La partie aérodynamique est obtenue à l'aide d'une simulation numérique directe des équations de Navier-Stokes dans une approximation à faible nombre de Mach. Cette formulation permet de se libérer des effets de la compressibilité - numériquement pénalisants - tout en préservant l'influence des phénomènes relatifs à la dilatation thermique sur l'écoulement. La propagation acoustique est calculée par la résolution des équations d'Euler linéarisées. La définition rigoureuse des sources acoustiques constitue le lien entre ces deux étapes. Des sources spécifiques aux écoulements anisothermes, compatibles avec celles déjà connues pour les écoulements isothermes, sont obtenues. Cette approche est d'abord validée pour des couches de mélange isothermes et anisothermes par comparaison à des calculs directs. D'autres validations sont réalisées pour une couche de mélange isotherme spatiale et confrontés à des résultats de la littérature. Les contributions au bruit des différents termes sources sont examinées pour une couche de mélange spatiale anisotherme. L'évolution du rayonnement acoustique en fonction du rapport de températures est étudié pour une couche de mélange temporelle. Les résolutions numériques reposent sur une discrétisation spatiale par des schémas aux différences finies d'ordres élevés (schémas compacts) et des schémas d'intégration en temps de Runge-Kutta. Ces schémas d'ordres élevés, et les conditions aux limites performantes respectent les exigences numériques spécifiques à l'aéroacoustique.
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Citer

François Golanski. Méthode hybride pour le calcul du rayonnement acoustique d'écoulements anisothermes à faibles nombres de Mach. Mécanique [physics.med-ph]. Université de Poitiers, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00008585⟩
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