Vers une mesure du vent thermoacoustique - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2008

Towards a Measurement of Thermoacoustic Streaming

Vers une mesure du vent thermoacoustique

Résumé

The non-linear phenomena which appear in thermoacoustic systems generate continuous secondary flows, superposed to the dominant acoustic oscillations, reducing the systems efficiency. The aim of this study is to characterize the acoustic field created by a thermoacoustic wave generator and to highlight the secondary flows. We measure the velocity field with a Particle Image Velocimetry method (PIV). The first measurements, disordered with respect to the acoustic period, allow the reconstruction of the acoustic field by the way of a projection technique using singular values decomposition (SVD). This method is part of a data processing group which is able to obtain results agreeing with linear acoustic theory. They highlight an important harmonic content and the non-linear property of the acoustic flow. The estimation of the mean velocity over the time period indicates the existence of a continuous flow different of Rayleigh-Schlichting streaming. In the measurements window, this flow consists in convection vortices; their height tends to grow with the drive-ratio. The continuous flow shows a tri-dimensional behaviour. A second type of PIV measurements synchronized with the pressure signal gives complementary information about streaming flows and globally confirms the obtained results from the first measurements. Nevertheless, these synchronised measurements are less precise than the first.
Les phénomènes non-linéaires présents dans les systèmes thermoacoustiques sont responsables de l'apparition des écoulements continus secondaires qui se superposent aux oscillations acoustiques dominantes, pénalisant l'efficacité des systèmes. L'objectif de cette étude est de caractériser le champ acoustique dans un résonateur contenant un générateur d'onde thermoacoustique et de mettre en évidence les écoulements secondaires. Nous mesurons le champ de vitesse par vélocimétrie par images de particules (PIV). Les premières mesures enregistrées sans relation de phases avec la période acoustique, permettent de reconstruire la composante acoustique sur une période, en réordonnant les vitesses suivant leur phase avec une technique de projection par décomposition aux valeurs singulières (SVD). Celle-ci fait partie d'une batterie de post-traitements qui permettent d'obtenir des résultats concordant avec l'acoustique linéaire. Ils mettent en évidence un contenu harmonique important et le caractère non-linéaire de l'écoulement acoustique. Le calcul du champ de vitesse moyenné en temps montre l'existence d'un écoulement continu différent de celui de Rayleigh-Schlichting. Dans la fenêtre de mesure, il est composé de cellules de convection dont l'extension radiale tend à croître avec le rapport moteur. Il fait aussi apparaître un caractère tridimensionnel. Un deuxième type de mesures PIV synchronisées aux mesures de pression, apporte un complément d'information sur les écoulements secondaires et confirme globalement les résultats obtenus à partir des premières mesures. Cependant ces mesures synchronisées se révèlent moins précises que les premières.
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Dates et versions

tel-00445461 , version 1 (08-01-2010)
tel-00445461 , version 2 (15-12-2010)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00445461 , version 2

Citer

Philippe Debesse. Vers une mesure du vent thermoacoustique. Acoustique [physics.class-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00445461v2⟩
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