Identification des sources de bruit aérodynamique liées aux écoulements de jeu en tête de pale de soufflante de turboréacteur
Les nouvelles réglementations en matière de contrôle des émissions sonores des futures générations d’aéronefs contraignent les motoristes à développer des systèmes de propulsion de moins en moins bruyants. L’étage de soufflante d’un turboréacteur étant la source de bruit la plus importante d’un avion en phases d’approche et de décollage, il convient alors de s’intéresser de près aux sources de bruit d’origine aérodynamique que l’on rencontre au sein de cet étage. En particulier, le manque de connaissances sur les phénomènes physiques à l’origine du bruit émis par l’écoulement de jeu en tête de pale de soufflante de turboréacteur a conduit à cette thèse. Cette dernière vise ainsi à reproduire de façon numérique, par l’utilisation de méthodes haute-résolution (LES pour Large-Eddy Simulation), l’écoulement de jeu autour de trois configurations particulières, puis à identifier les principales sources de bruit de jeu. La première configuration est composée d’un profil fixe placé entre deux plaques planes, avec la présence d’un jeu entre le profil et l’une des plaques. Cette configuration académique vise à mettre en avant les sources issues de l’écoulement de jeu sans prendre en compte l’ensemble des mécanismes que l’on rencontre au sein d’une turbomachine. Puis, une grille d’aubes de compresseur linéaire avec jeu constitue la seconde configuration à l’étude, afin de mettre en avant l’influence de l’effet de grille dans les mécanismes de production et de propagation d’ondes acoustiques issues de l’écoulement de jeu. Enfin, une pale de turboréacteur à double flux constitue l’application industrielle finale, afin de prendre en compte l’ensemble des mécanismes à l’origine du bruit de jeu, en particulier pour mettre en avant l’influence des effets de rotation. Les simulations numériques sont validées en comparant les résultats aérodynamiques et acoustiques aux résultats des études expérimentales effectuées sur les mêmes configurations. Puis, les sources de bruit sont analysées via l’identification des principales structures tourbillonnaires issues de l’écoulement de jeu et leur interaction avec les surfaces adjacentes. Pour finir, des techniques avancées de post-traitement basées sur l’écoulement instationnaire permettent de localiser les sources de bruit et d’identifier les fréquences de propagation associées.
Écoulement de jeu, Large-Eddy Simulation, Bruit de jeu, Aérodynamique, Aéroacoustique, Turbomachines, Turbulence, CFD, Tip-leakage flow, Tip-leakage noise, Aeroacoustics, Turbomachinery
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