Aéroacoustique : modélisation et calculs

• Faire le point sur la situation actuelle du sujet et sur les perspectives à courts et moyens termes
• Rappeler les bases de l’acoustique et quelques éléments de mécanique des fluides
• Etablir les équations régissant la propagation du son en écoulement
• Décrire les principales analogies aéroacoustiques
• Présenter les nouvelles voies d’approche, en particulier la simulation numérique directe du rayonnement acoustique des écoulements
• Montrer des exemples d’applications issus des secteurs des transports terrestres, de l’aéronautique, du spatial ou de l’énergie

Les bases de l'acoustique

Equations des ondes, équation de Helmholtz, conditions aux limites
Ondes planes et ondes sphériques, énergie et intensité.

Fonctions de Green, potentiels retardés, formule de Kirchhoff.

Acoustique en écoulement.

Acoustique géométrique (réfraction).

Analogie acoustique de Lighthill

Sources élémentaires. Compacité, efficacité
De la mécanique des fluides à l'aéroacoustique : les différentes voies d'approche.

L'analogie acoustique de Lighthill et ses extensions (Curle, Ffowcs-Williams & Hawkings), obstacles « compacts » ou étendus.

Les autres analogies acoustiques

Utilisant la vorticité de l’écoulement comme « source acoustique » (Powell-Howe).

Explicitant les effets de propagation (Phillips-Lilley).

Simulation numérique des écoulements turbulents

Approches stationnaires (RANS) et instationnaires (LES, DNS).

DLES & approches hybrides.

Techniques numériques

Algorithmes numériques d’ordre élevé.

Aspects pratiques : conditions aux limites, interpolation maillages, multi-domaine, ...

Aéroacoustique numérique

Approches directes et hybrides.

Couplage de codes CFD / propagation acoustique.

Calcul direct du bruit d’origine aérodynamique.

Exemples et perspectives

Quelques réalisations pratiques : jet, cavité, cylindre, profil, diaphragme, écoulements confinés, ...

Perspectives – Quelle stratégie adopter ?

Bruit des surfaces mobiles

Retour sur l’analogie de Ffowcs-Williams & Hawkings, analyse dimensionnelle.

Eléments d’aérodynamique non stationnaire.

Approches hybrides pour la simulation du bruit des surfaces portantes.

Bruit à large bande des profils d’aile : approches analytiques et applications.

Bruit des rotors libres

Propriétés des sources sonores en rotation.

Bruit de raies des rotors et effets d’installation.

Bruit à large bande : Applications aux ventilateurs et aux éoliennes.

Bruit des turbomachines

Propagation guidée en conduit avec écoulement.

Modélisation des mécanismes d’interaction rotor-stator, contrôle et réduction.

Méthodes prédictives appliquées aux turbomachines axiales.

Pré-requis : Des connaissances de niveau ingénieur en mécanique des fluides et/ou en acoustique sont nécessaires.