Etude statistique du champ de pression à proximité des jets axisymétriques turbulents à haut nombre de Reynolds - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

Statistic study of the pressure field in the vicinity of turbulent axisymetric jets at high Reynolds number

Etude statistique du champ de pression à proximité des jets axisymétriques turbulents à haut nombre de Reynolds

Francois Coiffet
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 839734

Résumé

The jet near field is a region where hydrodynamic and acoustic pressure contributions coexist. Theirs characteristics are unidentified, leading to a controversial definition of the borders of this zone and the impossibility to predict the measured pressure levels. This zone is of strong interest in the study of the jet dynamic and for the role coherent structures can play in the aeroacoustic sound generation mechanisms. The present study involves a subsonic jet, Mach number Mj=0.3, and a supersonic jet, Mj=1.4. The results presented are based on near and far-field acoustic measurements, and on near-field pressure measurements synchronized with Laser Doppler Velocimetry (LDV) flow measurements. A strong interaction between both pressure contributions is brought to light with loss of coherence levels. This phenomenon, of which a model is proposed, allow to define precisely the near field border by the product of the wave number and the radial location kr=1.3. The analysis using proper orthogonal decomposition (POD), which a proposed data normalisation method is based on, point out the very coherent character of the near field pressure at low frequencies as well as the importance of considering its azimuthal contributions. A separation of the hydrodynamic and acoustic pressure contributions is obtained by a POD filtering. The instantaneous pressure field is determined on a surface surrounding the jet by a spectral extension of the linear stochastic estimation (LSE). These results are used to estimate the acoustic radiation from the jet using a Kirchhoff's integral formulation and also to extract the tridimensional organization of the flow.
Le champ proche des jets est une zone où cohabitent des contributions de pression de nature hydrodynamique et acoustique. Leurs caractéristiques sont méconnues, conduisant à une définition controversée des frontières de cette région ainsi qu'à l'impossibilité d'y prédire les niveaux de pression effectivement rencontrés. Cette zone présente un fort intérêt pour l'étude de la dynamique du jet ainsi que pour celle du rôle que peuvent jouer les structures cohérentes dans les mécanismes de génération de bruit aéroacoustique. L'étude présentée ici porte sur un jet subsonique, de nombre de Mach Mj=0,3, et un jet supersonique, Mj=1,4. Elle s'appuie sur des mesures acoustiques en champs proche et lointain ainsi que des mesures de pression champ proche synchrones à des mesures de vitesse dans l'écoulement par vélocimétrie laser à effet Doppler (LDV). Une interaction forte entre les deux contributions de pression est mise en évidence par des pertes de cohérence importantes. Ce phénomène, dont un modèle est proposé, permet de définir précisément la frontière du champ proche par le produit du nombre d'onde et de la position radiale kr=1,3. L'analyse par décomposition orthogonale aux valeurs propres (POD), sur la base de laquelle est également proposée une méthode de normalisation des données, montre le caractère très cohérent du champ de pression proche à basse fréquence ainsi que l'importance de la prise en compte des contributions azimutales. Une séparation des contributions hydrodynamique et acoustique de pression est obtenue grâce à un filtrage POD. La champ de pression instantanée est déterminé sur une surface entourant le jet grâce à une extension au domaine spectral de l'estimation stochastique linéaire (LSE). Ces données sont utilisées pour estimer le rayonnement acoustique du jet par une formulation intégrale de Kirchhoff ainsi que pour extraire la structuration tridimensionnelle de l'écoulement.
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Dates et versions

tel-00144345 , version 1 (02-05-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00144345 , version 1

Citer

Francois Coiffet. Etude statistique du champ de pression à proximité des jets axisymétriques turbulents à haut nombre de Reynolds. Acoustique [physics.class-ph]. Université de Poitiers, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00144345⟩
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