Brevet FR3051019A1 — publié le 20171110

Structure assurant une atténuation d'ondes acoustiques et un échange thermique DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne une structure assurant une atténuation d'ondes acoustiques générées par l'écoulement d'un premier fluide et permettant également un échange thermique entre ce premier fluide et un deuxième fluide, ainsi qu'un aéronef présentant une telle structure. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Une turbomachine d'un aéronef, en particulier une turbomachine à double flux, présente une veine d'air qui s'ouvre à l'avant et par laquelle l'air frais pénètre dans la turbomachine. La veine d'air est délimitée par des parois internes qui canalisent l'air. Une partie de l'air est utilisée pour réaliser un échange thermique avec des fluides de l'aéronef. A cette fin, des échangeurs thermiques sont mis en place au niveau des parois internes. L'intérieur de la veine est également tapissé de structures assurant une atténuation des ondes acoustiques générées par l'écoulement de l'air dans la veine et permettant ainsi d'atténuer le bruit de la turbomachine. De telles structures comprennent généralement une paroi ajourée qui est orientée vers l'intérieur de la veine et à l'arrière de laquelle est disposé un ensemble de cavités en particulier en nids d'abeilles. Les cavités forment des résonateurs quart d'onde qui atténuent une fréquence particulière. Une implémentation d'échangeurs thermiques au niveau des parois internes de la veine diminue l'espace affecté aux structures acoustiques ce qui peut engendrer une augmentation du bruit de la turbomachine. EXPOSE DE L'INVENTION Un objet de la présente invention est de proposer une structure assurant une atténuation des ondes acoustiques générées par l'écoulement d'un premier fluide et un échange thermique entre ce premier fluide et un deuxième fluide. A cet effet, est proposée une structure assurant une atténuation acoustique d'un écoulement d'un premier fluide et un échange thermique entre le premier fluide et un second fluide, la structure comportant : - une première paroi qui est ajourée, 3051019 2 - une deuxième paroi, - une pluralité de parois intermédiaires s'étendant entre la première paroi et la deuxième paroi, et - pour chaque paroi intermédiaire, une canalisation destinée à recevoir le second 5 fluide et inscrite à l'intérieur de la paroi intermédiaire. Une telle structure permet d'intégrer la fonction d'atténuation des ondes acoustiques et la fonction d'échange thermique de manière optimale. Selon un mode de réalisation particulier, chaque canalisation présente un profil elliptique. 10 Avantageusement, la canalisation est à distance à la fois de la première paroi et de la deuxième paroi. Selon un mode de réalisation particulier, la paroi intermédiaire prend la forme d'une paroi double constituée de deux parois parallèles entre la première paroi et la deuxième paroi et séparées par un espace libre constituant la canalisation. 15 Avantageusement, la paroi intermédiaire présente une paroi de division qui s'étend entre les deux parois de la paroi intermédiaire et qui délimite, au niveau de la première paroi, une chambre séparée de la canalisation par la paroi de division. Avantageusement, la structure comporte une paroi de séparation solidaire de la paroi intermédiaire et la prolongeant à l'intérieur de la canalisation pour séparer la 20 canalisation en deux sous-canalisations. Avantageusement, la paroi de séparation est une plaque ondulée. Avantageusement, la paroi de séparation présente des trous traversants reliant de part et d'autre de la paroi de séparation. Selon une variante, chaque paroi constituant la paroi intermédiaire présente une 25 partie qui se prolonge au-delà de la première paroi. Selon une autre variante, chaque paroi de séparation présente une partie qui se prolonge au-delà de la première paroi. Selon une autre variante, la structure comporte des ailettes qui s'étendent le long de la première paroi du côté opposé aux canalisations, chaque ailette s'étend 30 perpendiculairement aux parois de séparation et chaque ailette est solidaire des parois de séparation le long desquelles elle est en contact. Selon une autre variante, la structure comporte des ailettes qui s'étendent le long de la première paroi du côté opposé aux canalisations, chaque ailette s'étend perpendiculairement aux parois intermédiaires et est solidaire de la première paroi. 3051019 3 L'invention propose également un aéronef comportant une nacelle avec une paroi interne délimitant une veine d'air et où la paroi interne est constituée de structures selon l'une des variantes précédentes, où la première paroi est orientée vers l'intérieur de la veine. 5 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : 10 la Fig. 1 montre une vue de côté d'un aéronef selon l'invention, la Fig. 2 montre une vue en perspective d'une structure selon un premier mode de réalisation de l'invention, la Fig. 3 montre une vue en perspective d'une structure selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, 15 la Fig. 4 montre une vue en perspective d'une structure selon un troisième mode de réalisation de l'invention, la Fig. 5 montre une vue en perspective d'une structure selon un quatrième mode de réalisation de l'invention, la Fig. 6 montre une vue en perspective d'une structure selon un cinquième 20 mode de réalisation de l'invention, et la Fig. 7 montre une vue en perspective d'une structure selon un sixième mode de réalisation de l'invention. EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION La Fig. 1 montre un aéronef 10 qui présente une nacelle 20 à l'intérieur de 25 laquelle est disposée une turbomachine. La paroi interne de la nacelle 20 délimite une veine d'air qui traverse la turbomachine. Chaque Fig. 2 à 6 montre une structure qui assure, d'une part, une atténuation acoustique d'un premier fluide s'écoulant le long de cette structure et, d'autre part, un échange thermique entre le premier fluide et un second fluide circulant à l'intérieur de cette structure. 30 Dans le reste de la description, chaque structure est décrite comme constituant une partie d'une paroi interne d'une nacelle 20 d'un aéronef 10, mais elle peut être utilisée dans un autre environnement tant qu'il est nécessaire d'atténuer le bruit généré 3051019 4 par l'écoulement d'un premier fluide et de réaliser un échange thermique entre le premier fluide et un second fluide. La Fig. 2 montre une structure 100 selon un premier mode de réalisation qui comporte : 5 - une première paroi 102 qui est ajourée, - une deuxième paroi 104 à distance et, ici, parallèle à la première paroi 102, - une pluralité de parois intermédiaires 106 s'étendant entre la première paroi 102 et la deuxième paroi 104, ici perpendiculairement à la première paroi 102 et à la deuxième paroi 104, et 10 - pour chaque paroi intermédiaire 106, une canalisation 108 inscrite à l'intérieur de la paroi intermédiaire 106. Toutes les parois intermédiaires 106 sont parallèles entre elles et créent ainsi des couloirs 112 et les trous 110 réalisés dans la première paroi 102 assurent le passage entre l'extérieur de la première paroi 102 et les couloirs 112. 15 Dans le cas de la Fig. 2, les canalisations 108 sont disposées à distance à la fois de la première paroi 102 et de la deuxième paroi 104. Les parois intermédiaires 106 sont réalisées dans un matériau ayant une forte conduction thermique, comme par exemple un matériau métallique. Dans le cas d'un écoulement du premier fluide dans une veine, la première paroi 20 102 est orientée vers l'intérieur de la veine. Le premier fluide qui est ici l'air de la veine s'écoule le long de la première paroi 102 et les trous 110 assurent la pénétration d'une partie de l'air dans les couloirs 112 et donc l'atténuation des ondes acoustiques générées par l'écoulement de l'air. Un deuxième fluide qui peut être par exemple de l'huile circule dans les 25 canalisations 108 et l'huile se refroidit par échange thermique à travers les parois des canalisations 108 et des parois intermédiaires 106 avec le premier fluide. Le fait de déporter chaque canalisation 108 à distance de cette première paroi 102 limite les risques de dégradations des canalisations en cas de chocs sur la première paroi 102. 30 Dans le mode de réalisation de l'invention présenté ici, la structure 100 est constituée d'une pluralité de profilés à section sensiblement rectangulaire où les profilés sont fixés les uns aux autres et où chaque canalisation 108 est encapsulée entre les deux parois voisines de deux profilés voisins. 3051019 5 L'assemblage de la structure peut être réalisé par toutes les techniques appropriées selon les matériaux mis en oeuvre comme par exemple le brasage, le soudage, le collage à partir de parties préformées ou extrudées. La structure 100 permet d'assurer un fonctionnement en courant croisé ou 5 parallèle entre le premier fluide et le deuxième fluide que ce soit en co-courant ou en contre-courant. La Fig. 3 montre une structure 200 selon un deuxième mode de réalisation qui comporte les mêmes éléments que la structure 100 selon le premier mode de réalisation sauf en ce que la structure 200 comporte une paroi de séparation 214 qui 10 sépare chaque canalisation 208 en deux sous-canalisations 208a-b. La paroi de séparation 214 est également réalisée dans un matériau ayant une forte conduction thermique. La paroi de séparation 214 est solidaire de la paroi intermédiaire 106 et la prolonge à l'intérieur de la canalisation 208. Une telle paroi de séparation 214 améliore l'échange thermique entre le premier fluide et le deuxième fluide. 15 La structure 200 permet d'assurer un fonctionnement en courant croisé ou parallèle entre le premier fluide et le deuxième fluide que ce soit en co-courant ou en contre-courant. La Fig. 4 montre une structure 300 selon un troisième mode de réalisation qui comporte les mêmes éléments que la structure 200 selon le deuxième mode de 20 réalisation sauf en ce que chaque paroi de séparation 314 présente une partie 316 qui se prolonge au-delà de la première paroi 102, c'est-à-dire à l'intérieur de la veine afin d'assurer un meilleur échange thermique entre le premier fluide et le deuxième fluide. Chaque partie 316 est ainsi parallèle à la paroi de séparation 314 qu'elle prolonge et aux canalisations 208 de la structure 300. La structure 300 permet d'assurer un 25 fonctionnement en courant parallèle entre le premier fluide et le deuxième fluide que ce soit en co-courant ou en contre-courant. La Fig. 5 montre une structure 400 selon un quatrième mode de réalisation qui comporte les mêmes éléments que la structure 200 selon le deuxième mode de réalisation sauf en ce qu'elle comporte des ailettes 416 qui s'étendent le long de la 30 première paroi 102 du côté opposé aux canalisations 208. Chaque ailette 416 est également réalisée dans un matériau ayant une forte conduction thermique. Chaque ailette 416 s'étend perpendiculairement aux parois de séparation 414 et à la première paroi 102, et est solidaire des parois de séparation 414 le long desquelles elle est en 3051019 6 contact. La structure 400 permet d'assurer un fonctionnement en courant croisé entre le premier fluide et le deuxième fluide. La Fig. 6 montre une structure 500 selon un quatrième mode de réalisation qui comporte les mêmes éléments que la structure 100 selon le premier mode de 5 réalisation sauf en ce qu'elle comporte des ailettes 516 qui s'étendent le long de la première paroi 102 du côté opposé aux canalisations 108. Chaque ailette 516 est également réalisée dans un matériau ayant une forte conduction thermique. Chaque ailette 516 s'étend perpendiculairement aux parois intermédiaires 106 et à la première paroi 102, et est solidaire de la première paroi 102. La structure 500 permet d'assurer 10 un fonctionnement en courant croisé entre le premier fluide et le deuxième fluide Selon un mode de réalisation préféré, chaque canalisation 108, 208 présente un profil elliptique et non circulaire, en particulier avec un rapport entre la longueur du grand axe et la longueur du petit axe de l'ordre de 4 sur 1. Lorsqu'une paroi de séparation 214, 314, 414 est présente, la canalisation 208 prend la forme de deux 15 demi-ellipses 208a et 208b. La forme elliptique permet d'augmenter la surface utile à l'échange thermique tout en limitant la surface non traitée acoustiquement. Dans le mode de réalisation de l'invention présenté sur les Figs. 2 à 6, le grand axe est perpendiculaire aux première et deuxième parois 102 et 104. Les parois intermédiaires 106 sont déformées par la présence des canalisations 20 108 et 208 et ces déformations créent des rétrécissements des couloirs 112 au niveau des canalisations 108 et 208. La mise en place de canalisations 108, 208 de section elliptique permet d'obtenir des sections de passage de fluide plus importantes par rapport à des sections circulaires ayant le même impact sur la surface de traitement acoustique, ce qui 25 permet de limiter les pertes de charge hydraulique. Les sections elliptiques permettent également de doper le coefficient d'échange thermique en particulier lorsque la largeur du couloir devient petite devant sa hauteur. Les sections elliptiques permettent également d'avoir une surface d'échange thermique importante entre le fluide et les parois intermédiaires 106, et cette surface 30 d'échange est encore plus augmentée lorsqu'on intègre une plaque de séparation qui est mise en place dans la canalisation. Pour augmenter la surface de contact du fluide dans la canalisation 208 scindée en deux sous-canalisations 208a-b, la paroi de séparation 214, 314, 414 peut être une plaque ondulée. 3051019 7 Que la paroi de séparation 214, 314, 414 soit ondulée ou plane, elle peut présenter des trous traversants reliant de part et d'autre de la paroi de séparation 214, 314, 414 afin d'assurer une meilleure homogénéisation de la température du deuxième fluide et participer à la création de turbulences locales augmentant le coefficient 5 d'échange thermique du côté du deuxième fluide et donc de l'échange en général. Dans les exemples illustrés sur les Figs. 2 à 6, les canalisations 108, 208 sont centrées à mi-hauteur des parois intermédiaires 106 mais un rapprochement vers la première paroi 102 permet de minimiser la résistance thermique liée à la longueur entre la première paroi 102 et les parois des canalisations 108, 208. 10 La Fig. 7 montre une structure 600 selon un cinquième mode de réalisation qui comporte : - une première paroi 102 qui est ajourée, - une deuxième paroi 104, - une pluralité de parois intermédiaires 606 s'étendant entre la première paroi 15 102 et la deuxième paroi 104, et - pour chaque paroi intermédiaire 606, une canalisation 608 destinée à recevoir un fluide et inscrite à l'intérieur de la paroi intermédiaire 606. Toutes les parois intermédiaires 606 sont parallèles entre elles et créent ainsi des couloirs 112 et les trous 110 réalisés dans la première paroi 102 assurent le passage 20 entre l'extérieur de la première paroi 102 et les couloirs 112. Dans le cas de la Fig. 7, la paroi intermédiaire 606 prend la forme d'une paroi double constituée de deux parois parallèles s'étendant entre la première paroi 102 et la deuxième paroi 104 et séparées par un espace libre constituant la canalisation 608. C'est-à-dire que la canalisation 608 est disposée entre les deux parois constituant la 25 paroi intermédiaire 606. La paroi intermédiaire 606 présente une paroi de division 612 qui s'étend entre les deux parois de la paroi intermédiaire 606 et qui délimite, au niveau de la première paroi 102, une chambre 610 séparée de la canalisation 608 par la paroi de division 612. La canalisation 608 est ainsi séparée de la première paroi 102 par la chambre 610 30 qui est remplie d'air ou vide. Ainsi, en cas de sollicitations mécaniques très fortes ou en cas de choc, la chambre 610 constitue une barrière qui empêche le mélange du premier fluide avec le deuxième fluide, en absorbant une partie de l'énergie de déformation. 3051019 8 Comme pour les modes de réalisation précédents, la structure 600 peut présenter une paroi de séparation 614, éventuellement ondulée et percée, solidaire de la paroi intermédiaire 606 et la prolongeant à l'intérieur de la canalisation 608 pour séparer la canalisation 608 en deux sous-canalisations. La paroi de séparation 614 peut être 5 ondulée et/ou percée. La structure 600 peut également comporter des ailettes conformes à celles du mode de réalisation de la Fig. 6. La structure 600 peut également présenter des ailettes 616 qui sont issues d'un prolongement des parois constituant la paroi intermédiaire 606 au-delà de la première 10 paroi 102. En d'autres termes, chaque paroi constituant la paroi intermédiaire 606 présente une partie 616 qui se prolonge au-delà de la première paroi 102. REVENDICATIONS1) Structure (100, 200, 300, 400, 500, 600) assurant une atténuation acoustique d'un écoulement d'un premier fluide et un échange thermique entre le premier fluide et un second fluide, la structure (100) comportant : - une première paroi (102) qui est ajourée, - une deuxième paroi (104), - une pluralité de parois intermédiaires (106, 606) s'étendant entre la première paroi (102) et la deuxième paroi (104), et - pour chaque paroi intermédiaire (106, 606), une canalisation (108, 208, 608) destinée à recevoir le second fluide et inscrite à l'intérieur de la paroi intermédiaire (106, 606). 2) Structure (100, 200, 300, 400, 500) selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque canalisation (108, 208) présente un profil elliptique. 3) Structure (100, 200, 300, 400, 500) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la canalisation (108, 208) est à distance à la fois de la première paroi (102) et de la deuxième paroi (104). 4) Structure (600) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi intermédiaire (606) prend la forme d'une paroi double constituée de deux parois parallèles entre la première paroi (102) et la deuxième paroi (104) et séparées par un espace libre constituant la canalisation (608). 5) Structure (600) selon la revendication 4, caractérisée en ce que la paroi intermédiaire (606) présente une paroi de division (612) qui s'étend entre les deux parois de la paroi intermédiaire (606) et qui délimite, au niveau de la première paroi (102), une chambre (610) séparée de la canalisation (608) par la paroi de division (612). 6) Structure (200, 300, 400, 600) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte une paroi de séparation (214, 314, 414, 614) solidaire de la 3051019 10 paroi intermédiaire (106, 606) et la prolongeant à l'intérieur de la canalisation (208, 608) pour séparer la canalisation (208, 608) en deux sous-canalisations (208a-b). 7) Structure (200, 300, 400, 600) selon la revendication 6, caractérisée en ce que la paroi de séparation (214, 314, 414, 614) est une plaque ondulée. 5 8) Structure (200, 300, 400, 600) selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que la paroi de séparation (214, 314, 414, 614) présente des trous traversants. 9) Structure (600) selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que chaque paroi constituant la paroi intermédiaire (606) présente une partie (616) qui se 10 prolonge au-delà de la première paroi (102). 10) Structure (300) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une paroi de séparation (314) solidaire de la paroi intermédiaire (106) et la prolongeant à l'intérieur de la canalisation (208) pour séparer la canalisation (208) en deux sous-canalisations (208a-b), et en ce que chaque paroi de séparation (314) 15 présente une partie (316) qui se prolonge au-delà de la première paroi (102). 11) Structure (400) selon les revendications 1 et 6, caractérisée en ce qu'elle comporte des ailettes (416) qui s'étendent le long de la première paroi (102) du côté opposé aux canalisations (208), en ce que chaque ailette (416) s'étend perpendiculairement aux parois de séparation (414) et en ce que chaque ailette (416) 20 est solidaire des parois de séparation (414) le long desquelles elle est en contact. 12) Structure (500, 600) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comporte des ailettes (516) qui s'étendent le long de la première paroi (102) du côté opposé aux canalisations (108, 608), en ce que chaque ailette (516) s'étend perpendiculairement aux parois intermédiaires (106, 606) et est solidaire de la 25 première paroi (102). 13) Aéronef (10) comportant une nacelle (20) avec une paroi interne délimitant une veine d'air et où la paroi interne est constituée de structures (100, 200, 300, 400, 3051019 500, 600) selon l'une des revendications précédentes, où la première paroi (102) est orientée vers l'intérieur de la veine.