these approches numeriques pour la simulation du bruit a large ...

14 Turbulence et bruit à large bande
Le bruit généré par une hélice ou une roue d’aubes en régime subsonique peut
être relié à la charge instationnaire subie par les surfaces portantes (on néglige en
première approche le rayonnement volumique de la turbulence [92]). La charge ins-
tationnaire subie par les pales peut se décomposer en deux parties:
- la contribution harmonique, causée par une inhomogénéité de l’écoulement amont
en rotation par rapport au référentiel de la roue considérée. Pour un rotor il s’agit
généralement d’une dissymétrie axiale de l’entrée d’air ou des sillages de stator.
Pour un stator, il s’agit essentiellement de sillages de rotor. Ces contributions ont
été formulées analytiquement par Lowson [72] et sont responsables de composantes
spectrales étroites (”Dirac”) sur la fréquence de passage des aubes et ses harmo-
niques.
- la contribution turbulente, causée par l’interaction de la turbulence avec les pales.
La turbulence peut provenir de l’atmosphère ingérée, de sillages, d’un décollement ou
de couches limites (au carter par exemple). Cette contribution produira un spectre
continu relié au spectre turbulent. Toutefois, dans le cas de structures turbulentes
allongées comme il peut arriver par aspiration des structures atmosphériques, le
découpage d’une même structure par plusieurs pales consécutives aboutit à la for-
mation de pics élargis à la fréquence de passage des aubes.
Le bruit à large bande apparaît donc généré par l’interaction des pales avec la turbu-
lence de l’écoulement, et plus particulièrement avec les structures à faible cohérence.
Les premières études datent du début des années 70. Homicz et George [49] (1974)
présentent un rapide inventaire de ces travaux et proposent également une formu-
lation analytique évoluée, reliant le spectre acoustique au spectre de l’écoulement
incident. Cette formulation est présentée au prochain paragraphe afin d’illustrer les
phénomènes physiques mis en jeu dans la génération de bruit à large bande.
1.1.2 Approche analytique type: formulation de Homicz et
George
Nous allons présenter ici les calculs de Homicz et George [49] qui ont l’avan-
tage de posséder une forme de base relativement simple et donc facile à relier aux
phénomènes physiques correspondant.
Cette étude s’appuie sur les résultats théoriques concernant l’aéro-acoustique des
profils minces soumis à une rafale [97, 46, 16]. Elle intègre ces modèles dans une roue
constituée de plusieurs pales et prend ainsi en compte les effets dûs à la périodicité.