Numerical characterization of rotor broadband noise sources in a high bypass-ratio turbofan

Le rôle du bruit de rotor devient plus important avec des développements récents des turboréacteurs. Il peut se comparer avec le bruit de l'interaction rotor-stator à cause de l'augmentation du diamètre de rotor ainsi que de la vitesse en tête de la pale. Par contre, il n'y a pas beaucoup d'études particulières sur les source du bruit de rotor, et il n'y a pas d'études numériques détaillées qui pourraient quantifier l'importance des sources différents de rotor. C'est particulièrement lié au comportement complexe de l'écoulement de rotor, qui ne peut être modélisé que par les méthodes de haute précision. L'autre facteur c'est les ressources numériques importantes dont on a besoin pour résoudre l'écoulement autour de rotor. Le but de cette étude est de compléter l'information existante sur les sources de bruit de rotor par des simulations numériques dans la configuration réaliste du rotor de turboréacteur à fort taux de dilution. Elle comprend la simulation aux grandes échelles (LES) modélisée et résolue en paroi, qui est capable de résoudre la plupart du spectre de turbulence et capturer les sources de bruit à large bande autour du rotor. La LES résolue en paroi dans une configuration réaliste de rotor de turboréacteur est atteinte pour la première fois. Les effets de résolution en paroi, des schémas numériques et des conditions aux limites sur la propagation acoustique sont étudiés dans plusieurs calculs LES. Les résultats LES sont comparés avec la méthode Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS), qui est le standard dans l'ingénierie. Cette méthode demande moins de ressources que LES, mais elle n'est pas capable de résoudre la turbulence. Par conséquence, on a besoin des modèles analytiques pour calculer les sources du bruit. L'écoulement autour du rotor est modélisé pour les conditions subsoniques et transoniques pour les deux méthodes. Les résultats sont validés aves les mesures NASA pour les données aérodynamiques et acoustiques. Un bon accord avec les résultats d'essais est démontré ainsi que l'avantage des résultats actuels par rapport à ceux trouvés dans la littérature. L'identification des sources du bruit particulières est faite par différentes méthodes de post-traitement, dont certaines ont été implementées dans ce travail de thèse. Le bruit de rotor est estimé par les calculs acoustiques du rayonnement global ainsi que par la modélisation semi-analytique des sources particulières. Cet analyse permet de quantifier l'amplitude ainsi que la contribution fréquentielle de chaque source acoustique et de souligner celles qui sont prépondérantes. Il est montré que le source du bruit de jeu est le plus efficace dans les basses et moyennes fréquences. Dans les moyennes et hautes fréquences, ce sont les sources du bruit du bord de fuite et de jeu qui sont de la même importance. Ces deux sources du bruit sont les sources majeures dans le rayonnement acoustique total du rotor.

Name thesis:degree_name

Ph. D.

Level thesis:degree_level

Doctorat

Discipline thesis:degree_discipline

Génie mécanique

Grantor dc:publisher

Université de Sherbrooke

Year dc:date.issued

2025

Author dc:creator

• Kholodov, Pavel

Advisor dc:contributor.advisor

• Moreau, Stéphane

• Numerical
• Broadband noise
• Rotor
• Turbofan
• High bypass-ratio
• Soufflante
• Bruit large-bande
• Numérique
• Fort taux de dilution

Licence dc:rights.uri

• http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/ca/

Language dc:language.iso

en

Handle dc:identifier.uri

http://hdl.handle.net/11143/22437

OAI identifier oai:identifier

oai:usherbrooke.scholaris.ca:11143/22437