Aéroacoustique : Modélisation et Calculs

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.