Modélisation du bruit à large bande de soufflantes de turboréacteurs.

Cette these propose differentes methodologies de calcul du bruit a large bande generee par l’interaction rotor-stator d’une soufflante de turboreacteur et ce de la generation des sources acoustiques jusqu’au rayonnement en champ lointain. En premier lieu, le mecanisme d’interaction rotor-stator est etudie a travers une turbulence de grille homogene et isotrope (THI) impactant un profil isole. Le cas de l’interaction rotor-stator en milieu guide est ensuite traite et applique a une maquette de compresseur axial. Enfin, la derniere partie traite de la simulation du rayonnement aval en sortie de conduit. Dans chacune de ces parties, des approches analytiques et numeriques sont proposees. Les methodes analytiques permettentune prevision rapide du probleme simplifie, et les methodes numeriques permettent de leverles hypotheses au prix d’un temps de calcul plus long.Le modele d’Amiet est mis en œuvre pour simuler le bruit d’interaction THI-profil atravers une experience en soufflerie anechoique. Ce modele simplifiant le profil en une plaque plane non portante, une approche numerique est egalement mise en place. La convection de perturbations de vitesse incidentes synthetisant une THI et impactant un profil isole est simulee a l’aide d’un code CAA (Computational AeroAcoustics) resolvant les equations d’Euler en deux dimensions. Les differences de rayonnement entre une plaque plane et un profil cambre epais observees experimentalement sont en partie retrouvees. Une simulation plus avancee d’un calcul LES (Large Eddy Simulation) 3D est egalement abordee.Dans la deuxieme partie du memoire, le modele d’Amiet est etendu au probleme de l’interaction rotor-stator en conduit. Differentes formulations sont proposees et discutees. Elles sont appliquees au cas d’un banc d’essai du DLR (centre de recherche aerospatiale allemand) avec des donnees d’entree provenant d’un calcul RANS (Reynolds Averaged Navier-Stockes) ou bien directement de mesures. Les previsions acoustiques ainsi obtenues sont satisfaisantes (+/-2 dB avec des donnees d’entree experimentales) compte tenu de la relative simplicite des modeles. Un calcul LES est exploite pour fournir directement les sources de bruit (fluctuations de pression parietale). Les spectres obtenus montrent des tendances similaires a ceux issus du modele d’Amiet malgre certains phenomenes non-physiques encore presents au niveau du calcul LES.Pour terminer, le rayonnement en champ libre est traite. Une maniere simple et rapidede resoudre ce probleme consiste a utiliser une integrale de Kirchhoff, en supposant unecoulement moyen uniforme. Une comparaison avec une solution analytique (technique deWiener-Hopf) exacte pour les memes conditions montre que le rayonnement du bruit largebande est bien prevu par la methode de Kirchhoff pour des angles de rayonnement inferieursa 90°. Cependant, pour prendre en compte la geometrie d’ejection de la nacelle et l’effet d’un ecoulement heterogene (cisaillement) sur le rayonnement en champ libre, une approche numerique est mise en place. Une technique permettant de simuler le caractere aleatoire des sources turbulentes ainsi que de satisfaire l’hypothese de modes acoustiques incoherents est developpee. Cette methodologie est appliquee au cas simple du conduit semi-infini, puis a une tuyere realiste. Les calculs sont valides a l’aide de solutions analytiques sur les configurations simplifiees. Une analyse critique des instabilites creees dans la couche de cisaillement et de leur influence sur les formulations integrales couplees au calcul Euler pour obtenir le bruit en champ lointain complete ce dernier chapitre.