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Languages: French
Types: Article
Subjects: Écoulement incompressible, Equations d'Euler linéarisées, Bec de bord d'attaque, Instabilités absolues, Instabilités BiGlobales, Aéroacoustique, 532, Incompressible flow, Linearized Euler equations, Leading edge slat, Absolute instabilities, BiGlobal instability, Aeroacoustics
Les becs de bord d’attaque sont responsables pour une bonne part des nuisances sonores créées par les avions en phase d’approche. Les études antérieures laissent penser que les instabilités de l'écoulement jouent un rôle dans le bruit rayonné. L'objectif de cette thèse est donc de rechercher les modes hydrodynamiques instables de l’écoulement autour d’un bec générique. Au bord de fuite du bec, la théorie de l'instabilité absolue permet d'évaluer la fréquence de l'échappement tourbillonnaire. La valeur obtenue en haute fréquence (40 kHz) correspond bien au bruit de raie émis par le bec. Dans la cavité du bec, l'écoulement est supposé bidimensionnel, incompressible et non visqueux. La dépendance du problème suivant deux coordonnées spatiales impose le recours à l'approche de stabilité BiGlobale. La linéarisation des équations d'Euler autour de l'écoulement moyen, dans le domaine fréquentiel, conduit à un problème différentiel aux valeurs propres défini sur un domaine curviligne. Une méthode appelée « transformation implicite » a été développée pour se ramener à un domaine cartésien, sur lequel on peut utiliser les techniques usuelles de collocation spectrale. Le code de calcul résultant, BIGSAM (BIGlobal Stability computation on an Arbitrary Mesh), a été validé sur plusieurs cas tests puis appliqué à la cavité curviligne du bec. On a ainsi établi une première taxonomie des modes hydrodynamiques de la cavité du bec. Les modes couronnes, situés autour de fréquences régulièrement espacées d'environ 380 Hz, montrent une couronne de tourbillons alternés, associés à des fluctuations de pression. Les modes allées représentent les allées de tourbillons de Kelvin-Helmholtz issus de la pointe inférieure du bec. Les plages de fréquences obtenues correspondent globalement à celles du bruit large bande basse fréquence dans le spectre sonore. Les résultats des calculs de stabilité absolue et BiGlobale constituent ainsi un premier pas vers la modélisation des sources de bruit aéroacoustique au voisinage du bec. The leading edge slats are responsible for a large part of the aircraft noise pollution during approach phases. Prior studies suggest that the flow instabilities play a role in the radiated noise. The objective of this work is then to search the unstable hydrodynamic modes of the flow around a generic slat. At the trailing edge, the theory of the absolute instability allows to compute the vortex shedding frequency. The obtained value is in good agreement with the tonal noise emitted by the slat in the high frequencies. In the slat cavity, the flow is assumed bidimensional, incompressible and inviscid. As the problem is dependent upon two spatial coordinates, the BiGlobal stability theory is considered. The linearization of the Euler equation around a basic state in the frequency domain leads to a differential eigenvalue problem defined on the curvilinear domain. A method named “implicit mapping” has been developed in order to amount to a cartesian domain, on which one can use the usual spectral collocation methods. The resulting code, BIGSAM (BIGlobal Stability computations on an Arbitrary Mesh), has been validated on several test cases and then applied to the curvilinear slat cavity. The first taxonomy of the hydrodynamic modes of the slat cavity has thus been established. The “crown modes”, located around regularly spaced frequency values, show a crown of alternated vortex, associated to pressure fluctuations. The “alley modes” represent the Kelvin-Helmholtz vortex alleys originating at the slat cusp. The low frequency values obtained are in an overall good agreement with those of the broadband component in the slat noise spectrum. Thus, the absolute and BiGlobal stability results build up a first step toward the modelling of the aeroacoustic noise sources near a leading edge slat.
  • No references.
  • No related research data.
  • No similar publications.

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