Direct computation of the noise generated by the flow over a cylindrical cavity over a wing

Calcul direct du rayonnement acoustique généré par une cavité cylindrique sous une aile d'avion

Chicheportiche Jérèmie (1)

1 DynFluid - Laboratoire de Dynamique des Fluides

Aerodynamically generated noise sources are multiple for an airplane. During the landing phase, airframe noise is the main source. At the instigation of Airbus, the project AEROCAV (Aeroacoustics of cavities) deals with the noise produced by cylindrical burst-disk cavities located under the wings. An intense tonal noise is emitted. Numerical simulations of the noise generated by these cylindrical cavities are performed to investigate the noise source mechanisms by using Direct Noise Computation. Such simulations require high-accuracy numerical algorithms in order to compute the fine-scale turbulence together with the very weak associated noise radiation. An overset grid method is developed to tackle the complex geometry of interest. The main point is to choose an interpolation method preserving the high-accuracy of the numerical schemes in order to ensure the communication between the different grids. Turbulent inflow methods based on synthetic turbulence, recycling techniques, or bypass transition are investigated to reproduce the flow conditions of the wind tunnel. Two Large Eddy Simulations are conducted for a cavity with a diameter and a height of 100 mm, and a freestream velocity of 70 m/s, with the turbulent inflow method for one of these computations. The characteristics of the flow and noise, as measured in the AEROCAV experimental campaign, are satisfactorily reproduced by the direct noise computations.

Les sources de bruit d'origine aérodynamique sont multiples pour un avion. A l'atterrissage, la source prépondérante est le bruit dû à l'écoulement autour de la voilure, du fuselage et du train d'atterrissage. Sous l'impulsion d'Airbus, le projet AEROCAV (Aéroacoustique des cavités) s'intéresse au bruit généré par des cavités cylindriques qui se situent sous les ailes des avions pour évacuer un éventuel surplus de carburant. Elles émettent un rayonnement acoustique intense et très marqué en fréquence. Afin d'étudier les mécanismes de génération sonore, des simulations numériques du rayonnement acoustique dû à l'écoulement affleurant une cavité cylindrique sont réalisées par calcul direct du bruit. Ce type de simulation requiert des algorithmes numériques de haute précision afin de résoudre la turbulence fine échelle et le rayonnement acoustique associé de faible amplitude. Afin de gérer la géométrie complexe, une technique de recouvrement de maillages a été développée. Le point principal est le choix d'une interpolation compatible avec ces schémas de haute précision pour la communication entre les différentes grilles. Un travail spécifique est réalisé sur les méthodes de génération d'une condition d'entrée turbulente afin de reproduire de façon réaliste les conditions de la soufflerie. Deux Simulations des Grandes Échelles sont réalisées pour une cavité de diamètre et profondeur de 100 mm et une vitesse amont de 70 m/s, l'un avec la nouvelle condition d'entrée turbulente et l'autre sans. Ils permettent de reproduire les principales caractéristiques de l'écoulement et du champ acoustique mesurées durant la campagne expérimentale du projet AEROCAV.

Mots clés: aeroacoustics; overset grids; cylindrical cavity; direct computation of noise; Large Eddy Simulation

Mots clés: aéroacoustique; recouvrement de maillages; cavité cylindrique; calcul direct du bruit; Simulation des Grandes Échelles

Domaines: Mécanique des fluides [physics.class-ph]; Mécanique des fluides [physics.class-ph]

Chicheportiche Jérèmie. Calcul direct du rayonnement acoustique généré par une cavité cylindrique sous une aile d'avion. Mécanique des fluides [physics.class-ph]. Arts et Métiers ParisTech, 2011. Français. ⟨NNT : 2011ENAM0027⟩. ⟨pastel-00639012⟩