THESE de DOCTORAT - cerfacs

Résumé
La recherche en bruit de combustion est de nos jours majoritairement consacrée au développement
d’outils de calcul du bruit rayonné par les flammes. Les méthodes actuelles de CFD telles
que la LES ou la DNS sont capables de fournir le champ acoustique rayonné par des sources de
bruit, mais elles sont cependant limitées, en raison de leur fort coût de calcul, à des domaines
de faible taille. Pour surmonter cette limitation, des méthodes hybrides ont été proposées dans
le passé. Dans cette approche, les sources de bruit sont découplées du son rayonné et calculées
par les méthodes DNS et LES. L’analogie acoustique permet alors de calculer le son rayonné
par des codes acoustiques, moins coûteux en temps de calcul.
L’objet de cette étude est de développer un outil numérique sur la base de l’analogie acoustique
de Phillips pour de faibles nombres de Mach. Il permet de prendre en compte l’impact
des conditions limites sur le champ acoustique résultant. La LES et le code de calcul acoustique
développé ont été utilisés pour évaluer le bruit produit par une flamme turbulente confinée.
Les deux techniques donnent des résultats en accord tant que les bonnes quantités sont comparées:
il a été observé que le signal de pression obtenu directement à partir de la LES contient
une quantité non négligeable de fluctuations hydrodynamiques, lesquelles doivent être négligées
si on cherche à comparer seulement les champs acoustiques issus des deux codes.
L’hypothèse d’un nombre de Mach faible est totalement réaliste si l’on considère l’écoulement
présent dans une chambre de combustion. Elle conduit à des simplifications significatives
lorsque les analogies acoustiques sont considérées. Cependant, cette hypothèse ne peut pas
être utilisée pour l’écoulement en amont (entrée d’air, compresseur) ou en aval (turbine, tuyère)
des chambres de combustion aéronautiques. Un outil numérique a été développé pour pallier
à ce problème. Il est basé sur les équations d’Euler Quasi-1D, qui prennent en compte des
écoulements convectifs, non isentropiques et non isenthalpiques. Cet outil permet d’estimer les
conditions limites acoustiques qui doivent être imposées sur les entrées/sorties d’une chambre
de combustion pour prendre en compte la présence d’un écoulement de nombre de Mach non
négligeable, alors que les calculs acoustiques sont eux effectués sous cette hypothèse fortement
restrictive.
Mots clés : LES, bruit de combustion, analogies acoustiques