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Theses Year : 2010

Acoustic wave propagation in turbomachinery with subsonic flow

Propagation des ondes acoustiques dans les turbomachines à écoulement subsonique

(1)
1
Hakim El Hadjen
  • Function : Author
  • PersonId : 885800

Abstract

Today, manufacturers are confronted with deal of designing turbomachinery with both high performance and low noise level. It is therefore necessary to accurately predict the sound field generated by these machines. The purpose of this work is to develop 2D-solver able to predict effectively the propagation of acoustics waves (noise) generated by subsonic turbomachinery, the studied machine is a centrifugal fans made up of an impeller and a diffuser. According to this challenge, development of higher order methods is requested, the finite volume method is used with application of Moving Last Square reproducing Kernel approximation to solve Linearized Euler Equations around a known stationary mean flow, here a pseudo mass matrix is defined and used to preserve the residuals order and a fully implicit time integration procedure is employed with suite of nonlinear and differential/Algebraic equation solvers using preconditioned matrix GMRES (Generalized Minimal RESidual) methods. The proposed method allows the direct reconstruction of fluxes using compact stencils, without introducing new degrees of freedom, which is a real advantage over the most popular existing high-order methods.
De nos jours, les fabricants font face à un nouveau défit : concevoir des turbomachines à la fois performantes et à faible niveau sonore. Il convient donc de prévoir avec précision le champ sonore généré par le fonctionnement de ces machines. Le but de ce travail est de développer un solveur-2D capable de prédire efficacement la propagation des ondes acoustiques (bruit) générées par les turbomachines à écoulement subsonique, la machine étudiée est un ventilateur centrifuge composé d'un rotor et d'un stator. Afin de relever ce défit, le développement d'une méthode numérique d'ordre élevé est plus que nécessaire. La démarche retenue est basée sur la méthode des volumes finis avec approximation par moindres carrés mobiles (FV-MLS) pour résoudre les Equations d'Euler Linéarisées autour d'une solution stationnaire. Une matrice masse est définie afin de préserver l'ordre de notre méthode, une procédure d'intégration du temps implicite est employée avec un solveur de résolution des équations algébriques basé sur la méthode GMRES préconditionnée. La méthode ainsi proposée permet la reconstruction directe des flux en utilisant des pochoirs (stencil) compacts, sans introduire de nouveaux degrés de liberté, ce qui est un réel avantage par rapport aux méthodes déjà existantes.
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Dates and versions

pastel-00551289 , version 1 (03-01-2011)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00551289 , version 1

Cite

Hakim El Hadjen. Propagation des ondes acoustiques dans les turbomachines à écoulement subsonique. Acoustique [physics.class-ph]. Arts et Métiers ParisTech, 2010. Français. ⟨NNT : 2010ENAM0061⟩. ⟨pastel-00551289⟩
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