Le bruit des avions est devenu une préoccupation importante pour l'industrie aéronautique face aux réglementations, de plus en plus contraignantes, en matière de nuisances sonores.
copyright © ONERA 1996-2006 - Tous droits réservés
Simulation de la propagation d'une des sources aéroacoustiques
prépondérantes d'un profil générique à trois corps
DSNA
La maîtrise de ces nuisances devient donc un enjeu stratégique pour les constructeurs, menant à un effort important en terme de recherche au sein de la communauté scientifique (Comptes-rendus de l'Académie des Sciences, Tome 333 fascicule 9). Ces dernières décennies, des progrès considérables ont été faits dans la réduction du bruit des réacteurs au point que le bruit aérodynamique d'un avion ne peut plus être considéré comme négligeable, notamment en phase d'atterrissage. La maîtrise de ce type de bruit est donc elle aussi devenue un besoin.
Pour y répondre, une compréhension approfondie des phénomènes aéroacoustiques est nécessaire afin d'imaginer des dispositifs de contrôle performants. Pour cela, la soufflerie est un outil précieux mais très onéreux, d'où la volonté à l'Onera de développer un ensemble d'outils de simulation dont le but est la capacité à prévoir numériquement le bruit (aérodynamique) d'un profil d'aile quelconque et, à long terme, celui d'un avion complet.
La figure ci-dessus illustre les résultats d'une simulation utilisant un nouvel outil de propagation permettant le couplage, d'ordre élevé, de maillages curvilignes et cartésiens, ces derniers présentant les meilleures propriétés pour la propagation des ondes. Cet outil a permis, ici, la simulation de la propagation d'une des sources aéroacoustiques prépondérantes d'un profil générique à trois corps. Les équations d'Euler en perturbation* décrivent la propagation des ondes en présence d'un champ moyen non uniforme préalablement calculé en utilisant une méthode RANS**. Cette simulation a été faite dans le but de prévoir la directivité de la source aéroacoustique dans une configuration de type atterrissage, et marque une étape vers l'objectif que s'est fixé l'Onera.
Auteur : Guillaume Desquesnes,
doctorant au département de Simulation numérique des écoulements
et aéroacoustique
Encadrants : Marc Terracol et Eric Manoha
Lexique
- *Equations d'Euler en perturbation
Les équations d'Euler décrivent la dynamique d'un gaz non visqueux - ce qui est une bonne approximation de l'air ambiant en acoustique. Dans ces équations, si l'on réécrit chaque variable (densité, vitesse, pression…) sous la forme d'une somme d'une variable stationnaire (constante dans le temps) et d'une petite fluctuation, on obtient les équations d'Euler en perturbation. Pour les résoudre, il est nécessaire d'estimer dans un premier temps les valeurs de ces variables indépendantes du temps. - **Méthode RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes)
Les équations RANS permettent d'estimer la valeur moyenne, dans le temps, des variables d'un écoulement turbulent (densité, vitesse, pression…). Cela permet, par exemple, de définir les caractéristiques d'un avion (portance, traînée) volant à vitesse constante.
