Projet ANR-07-BLAN-0177 – D.I.B : Développement d'outils quantitatifs pour l'analyse couplée pression-vitesse en aérodynamique instationnaire. Phénomènes acoustiques associés.
Programme : Blanc (BLANC) 2007
Année de financement : 2007
Coordinateur du projet : ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DE MECANIQUE ET D'AEROTECHNIQUE (ENSMA) (ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DE MECANIQUE ET D'AEROTECHNIQUE (ENSMA))
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; École nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique de Poitiers; Entreprise autre que TPE ou PME
Montant : 450000.0 euros
Durée : 48 mois
Résumé : Le projet proposé a pour objectif l'analyse quantitative d'aérodynamiques instationnaires turbulentes et des sources acoustiques associées. Les écoulements étudiés, en interaction forte avec des parois, sont fortement décollés et en régime turbulent. Sur un plan appliqué, cette activité est sous-tendue par des enjeux de sociétés très clairs (sécurité, pollution chimique ou sonore) et par une très forte compétition entre les constructeurs automobiles. Sur le plan fondamental, la difficulté d'analyser quantitativement ces écoulements et leurs mécanismes de génération de bruit rayonné ou transmis est un défi scientifique très important. Expérimentalement, l'approche doit être basée sur des mesures multi-capteurs (pression/vitesse) résolues en espace et en temps dont il est extrêmement difficile d'extraire la contribution à l'aéroacoustique. La simulation numérique, quant à elle, est bien sûr capable de fournir une information spatio-temporelle plus complète mais a beaucoup de difficultés à résoudre ou modéliser les petites échelles de l'écoulement en proche paroi et à fournir des statistiques convergées. Celles ci sont pourtant nécessaires à l'application d'outils statistiques modernes. De plus, les approches numériques et expérimentales génèrent dans ce cas un tel volume de données que des outils spécifiques de traitement doivent être inventés. -  L'objectif essentiel de ce projet est donc d'apporter des progrès significatifs dans la compréhension de la structuration spatio-temporelle de ces écoulements et de leur conséquence en terme de bruit. Une originalité forte est d'associer étroitement dès sa mise en place des spécialistes en aérodynamique et en aéroacoustique au niveau des laboratoires participants et de l'équipe industrielle partenaire. Un enjeu fort est ainsi d'établir de nouvelles spécifications et de nouveaux standards d'analyse en terme de mise en place d'expérimentations multi-capteurs et de performances de simulations numériques aérodynamiques et aéroacoustiques. Cet enjeu est valable tant au plan fondamental qu'au plan appliqué. -  Trois situations physiques ont été sélectionnées par les partenaires pour leur complémentarité : un écoulement massivement décollé 2D en moyenne [LEA-C1], un écoulement de cavité fortement 3D mais dont la complexité est réduite par des résonances auto-entretenues [LIMSI C2], un écoulement décollé 3D de type tourbillon conique, support d'instabilités propres et guide d'onde pour les perturbations d'échelles intermédiaires [LEA C3]. Des données disponibles numériques et expérimentales sur les cas C1 et C2 seront mis à disposition dès le début du projet. -  Le premier lot concernera l'aérodynamique instationnaire et l'obtention d'outils d'analyse quantitatifs. Des mesures couplées pression/vitesse seront obtenues de façon échelonnée sur les trois configurations. Celles ci seront également simulées de façon complémentaire par les partenaires en utilisant de façon croisée la simulation des grandes échelles (ou la DNS pour le cas C1) [LIMSI C1+C2 ; PSA-C3] et la modélisation hybride RANS/LES [LEA C1+C3]. Expérimentations et simulations s'enrichiront mutuellement et seront étroitement couplées au développement d'outils d'analyse novateurs du champ d'écoulement, éventuellement mesuré en proche paroi [analyse topologique quantitative; analyse lagrangienne ; outils d'estimation stochastique et de décomposition propre ...]. L'objectif sera ici d'extraire et de suivre les évènements significatifs de l'écoulement en terme de niveaux énergétique et d'impact en terme de pression pariétale. -  Le deuxième lot concernera le prolongement à l'aéroacoustique. L'examen et le développement des cadres théoriques adaptés permettront de définir les « filtres physiques » pertinents pour l'analyse du champ de pression instantané en paroi, à coeur ou dans le lointain à partir des méthodes d'identification quantitatives du lot 1. On sait combien ce problème est difficile car l'efficacité acoustique d'une source es