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DAAC - Aéroacoustique

Bruit de jet

Présentation

Pression instantanée simulée avec le code aérodynamique CEDRE pour la tuyère "phi80" de l’Onera et position d’une surface d'intégration
Pression instantanée simulée avec le code aérodynamique CEDRE
pour la tuyère "phi80" de l’Onera et position d’une surface d'intégration

Objectifs

Le bruit de jet est l'une des sources de bruit principales d'un turboréacteur en configuration de décollage. A l'Onera, le volet numérique de cette activité a réellement débuté en 2000. Jusqu'en 2006, la majeure partie de ces études a porté sur le traitement aéroacoustique de configurations simple flux en particulier à travers le programme européen JEAN (2001-2003) et l'étude du bruit de l'Avion à Grande Vitesse (AGV). L'AGV et le projet européen CoJeN (2004-2008) ont permis d'initier les travaux sur les configurations de moteurs double flux.

Dès 2005, cette méthodologie a progressivement évolué jusqu'à celle mise en œuvre aujourd'hui : le code de calcul aérodynamique instationnaire MSD (structuré), initialement utilisé, a été remplacé par le code CEDRE, permettant de prendre en compte les maillages non-structurés, ce qui facilite le traitement de configurations de turboréacteurs à géométrie plus complexe. Récemment, des simulations aérodynamiques ont également été réalisées avec le code elsA en maillage structuré. A partir des résultats de ces simulations, le rayonnement acoustique est ensuite calculé par le code KIM avec la formulation de Ffowcs-Williams & Hawkings, qui donne de meilleures résultats que les formulations de Kirchhoff, notamment pour les jets chauds.

Les travaux de simulations réalisés à l'Onera s'inscrivent dans deux logiques différentes :

  • le maintien d'une activité fondamentale sur des configurations "académiques" afin de mieux comprendre les mécanismes de génération du bruit de jet et les moyens de le réduire ;
  • le traitement de configurations de moteurs de plus en plus complexes afin de répondre aux attentes des industriels.


Cette activité numérique est soutenue par la réalisation de campagnes de mesures dans la soufflerie CEPRA19 de l’Onera. Ces données aérodynamiques et acoustiques expérimentales sont essentielles par exemple pour la caractérisation acoustique de tuyères à haut taux de dilution, de différents systèmes de réduction du bruit passifs et actifs ou encore pour l’étude d’effet d’installation comme la présence d’un pylône ou l’interaction jet-voilure. Ces mesures sont également importantes pour la validation des simulations numériques.

Méthodologie

Jusqu'ici les approches retenues par l'Onera sont liées aux outils CFD disponibles (CEDRE et elsA principalement). Les calculs aérodynamiques sont donc réalisés en LES avec une approche MILES (code CEDRE) ou en DES zonal dans le cadre du projet EXEJET (avec elsA, Onera/DAAP). Les champs instationnaires issus des calculs aérodynamiques sont collectées sur des surfaces d'intégration autour du jet et sont utilisés pour la propagation acoustique avec la méthode intégrale surfacique de Ffowcs-Williams & Hawkings disponible dans le code KIM ; les méthodes de Kirchhoff ont été utilisées un temps, mais sont moins adaptées au bruit de jet.

Voir un exemple en haut de page.

Le choix de la position des surfaces d'intégration est le compromis entre :

  • La prise en compte de l'ensemble des sources acoustiques
  • La réduction des coûts de calculs aérodynamiques
  • La limitation de la dissipation numérique


Point de contact : Franck Cléro (franck.clero \@/ onera.fr)

Référence

G. Rahier, J. Prieur, F. Vuillot, N. Lupoglazoff, A. Biancherin, Investigation of integral surface formulations for acoustic post-processing of unsteady aerodynamic jet simulations, Aerospace Science and Technology, Vol. 8, pp. 453-467 (2004).

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