Acoustics – Aerodynamics – Turbulence – 2AT

Permanents :  David Babonneau (DR CNRS05), Sophie Camelio (Pr CNU30), Sophie Rousselet (MdC CNU28), Lionel Simonot (MdC HDR CNU30)

Doctorant :

Contexte et objectifs :

Ce thème concerne l’étude de situations modèles d’écoulements turbulents et le développement des approches numériques et expérimentales associées. L’objectif est l’analyse, l’interprétation physique et la modélisation des mécanismes turbulents et de leur rayonnement acoustique. Au-delà des simulations numériques et des caractérisations expérimentales nécessaires à une description phénoménologique aussi exhaustive que possible, il s’agit d'améliorer les modèles de turbulence et de sources aéroacoustiques inhérentes pour l'étude de régimes représentatifs (Reynolds élevé et géométrie complexe), et proposer des solutions pertinentes aux différents problèmes industriels de prévision et de réduction de nuisances.

Différentes approches complémentaires sont développées :

• Simulation Numérique Directe et calcul acoustique direct (schémas d'ordre élevé,  conditions aux limites évoluées, parallélisation, etc).
• Hybrides RANS/LES (avec prise en compte d'effets complexes d'interaction paroi-turbulence par relaxation elliptique, flottabilité en régime de convection mixte et naturelle, de Coriolis ou de compressibilité ... )
• Modèles statistiques de la turbulence (RANS) avancés (avec notamment représentation des effets de blocage de la paroi dans les modèles au second ordre, dynamiques et thermiques, et dans les modèles algébriques explicites)
• Hybrid Temporal LES (HTLES)
• Résolution des Equations d'Euler Linéarisées (EEL) et analogies acoustiques.
• Méthodes des frontières immergées
• Métrologie fine (TR-PIV, PIV stéréo, multi-capteurs, etc.)
• Outils d'extraction et d'analyse élaborés (POD, E-POD, LSE, ondelettes, SSA, FTLE, FFF, DMD, etc.)

Structure de la séparation en aval d'un corps profilé à bord arrondi (étude DNS)

Projets en cours :

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Principales publications récentes :

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Responsable : Peter Jordan

Permanents :

Doctorants :

Contexte et objectifs :

Ce thème vise à développer l’arsenal d’outils nécessaire à l’identification des structures turbulentes et sources aéroacoustiques ainsi que la compréhension de leur couplage. Fidèles à la démarche d’ATAC, on met en œuvre de manière imbriquée des approches à la fois numériques, expérimentales et analytiques pouvant conduire à des modèles physiques, phénoméno-logiques et quantitatifs des mécanismes mis en jeux. On est dans ce contexte amené à traiter de la compréhension de la structuration spatio-temporelle de ces écoulements ainsi que de ses conséquences notamment en termes de bruit. Le rôle d’ISTSA dans ATAC est alors triple :

• Développer des outils spécifiques permettant l’identification et la modélisation physique d’ordre réduit du caractère organisé des écoulements turbulents :
  • Description de l’organisation du fluide (par exemple POD, POD Galerkin, ...)
  • Estimation de l’état instantané du fluide (par exemple : Estimation Stochastique)
  • Evolution de l’état du fluide (modèles dynamiques par système EDO)
  • Modèles conceptuels (par exemple la notion de paquets d’ondes en aéroacoustique)
• Prendre en compte dans les approches de couplage bruit rayonné / structure turbulente, la différence de signature énergétique (plusieurs ordres de grandeur) et les phénomènes de propagation, convection (temps décalés) qui y sont liés. Ces spécificités conduisent à utiliser des techniques de filtrage et d’analyse dédiées auxquelles le thème ISTSA s’intéresse tout spécialement.
• Centraliser et uniformiser les outils ayant pu être développés par ailleurs :
  • Analyse conditionnelle et les techniques de filtrage fréquence-nombre d’onde, développées afin de cerner le squelette acoustique d’un jet
  • Calculs de fonctions de Green adaptées pour la prise en compte d’obstacle dans les problèmes aéroacoustiques
  • Calibration de modèles dynamiques et modélisation stochastique des structures de couche limite turbulente
  • Modélisation conceptuelle par paquets d’ondes des sources aéroacoustiques à partir de données expérimentales et numériques

Filtrage par LSE de structures cohérentes dans un jet à partir du champ acoustique rayonné.

Les développements actuels visent à améliorer ces outils et les adapter pour aborder plus directement les besoins différents couvrant la gamme de phénomènes physiques rencontrés et qui sont déclinés dans les autres thèmes d’ATAC :

• Choix du produit scalaire pour la POD en régime compressible
• Fonction de Green prenant en compte de la complexité géométrique (présence de paroi)
• Robustesse, couplage et calibration de systèmes dynamiques / intégration de termes de contrôle et de modèles stochastiques
• Portage aux écoulements rapides de la PIV résolue en temps, et la mesure multipoint du vecteur d'intensité acoustique.

Projets en cours :

• ANR chaire d'excellence (contrôle et systèmes dynamiques)
• JESSICA (analyse numérique et expérimentale des mécanismes du bruit de choc et de l'interaction choc-turbulence)
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