Étude aérodynamique et aéroacoustique numérique du bruit en bout d'aile
- Date :
- Vendredi 27 novembre 2026
- Heure :
- À 10 h
- Type :
- Soutenance de thèse
- Lieu :
- Local D7-3011 de la Faculté des sciences et par Zoom
Description :
Doctorant: Guang Chen Deng
Directeur de recherche: Stéphane Moreau
Président du jury : À être confirmé
Résumé: Cette thèse présente une étude des mécanismes aéroacoustiques du bout d’aile, en examinant les interactions entre la dynamique tourbillonnaire, les fluctuations de pression pariétale et le rayonnement acoustique en champ lointain. Des simulations aux grandes échelles résolues jusqu’à la paroi, validées par des mesures expérimentales, permettent d’établir un lien entre les phénomènes aérodynamiques et acoustiques. L’écoulement au bout d’aile s’organise en un système de trois tourbillons : un tourbillon primaire (PV) de type sillage, un tourbillon secondaire (SV) de type jet et un tourbillon tertiaire (TV) apparaissant plus en aval. Le PV, caractérisé par des déformations importantes, constitue la principale source de fluctuations de pression pariétale au bout d’aile, notamment lors de la séparation près du bord d’attaque et de son passage sur l’extrados en aval. En revanche, malgré une vorticité plus élevée, le SV contribue moins à ces fluctuations en raison de sa structure compacte dominée par la rotation. L’analyse acoustique révèle plusieurs mécanismes de génération du bruit, associés aux interactions entre les tourbillons et la surface, aux instabilités des couches de cisaillement près du bord d’attaque et à la diffraction des fluctuations turbulentes au bord de fuite. Aux basses et moyennes fréquences, le bruit de bout d’aile provient principalement des interactions du PV avec la région aval, tandis qu’aux hautes fréquences, les instabilités près du bord d’attaque deviennent plus importantes. Les prédictions acoustiques obtenues par l’analogie de Ffowcs Williams–Hawkings montrent qu’une augmentation de l’angle d’attaque intensifie les interactions tourbillonnaires et déplace la source sonore dominante du bord de fuite vers le bout d’aile. L’augmentation de la vitesse de l’écoulement, qui modifie simultanément les nombres de Reynolds et de Mach, amplifie les niveaux sonores et déplace le contenu spectral sans modifier fondamentalement la hiérarchie des sources. Une méthode numérique de localisation des sources fondée sur la pression pariétale montre que le rayonnement acoustique résulte de la diffraction des fluctuations de pression aux discontinuités géométriques. Ces résultats établissent que le bruit de bout d’aile est un phénomène multi-source et multi-échelle, dont les mécanismes dominants dépendent des conditions d’écoulement. Ils fournissent ainsi une base pour développer des stratégies de réduction du bruit ciblant à la fois la dynamique tourbillonnaire et ses interactions avec la géométrie du profil aérodynamique.
Doctorant: Guang Chen Deng
Directeur de recherche: Stéphane Moreau
Président du jury : À être confirmé
Résumé: Cette thèse présente une étude des mécanismes aéroacoustiques du bout d’aile, en examinant les interactions entre la dynamique tourbillonnaire, les fluctuations de pression pariétale et le rayonnement acoustique en champ lointain. Des simulations aux grandes échelles résolues jusqu’à la paroi, validées par des mesures expérimentales, permettent d’établir un lien entre les phénomènes aérodynamiques et acoustiques. L’écoulement au bout d’aile s’organise en un système de trois tourbillons : un tourbillon primaire (PV) de type sillage, un tourbillon secondaire (SV) de type jet et un tourbillon tertiaire (TV) apparaissant plus en aval. Le PV, caractérisé par des déformations importantes, constitue la principale source de fluctuations de pression pariétale au bout d’aile, notamment lors de la séparation près du bord d’attaque et de son passage sur l’extrados en aval. En revanche, malgré une vorticité plus élevée, le SV contribue moins à ces fluctuations en raison de sa structure compacte dominée par la rotation. L’analyse acoustique révèle plusieurs mécanismes de génération du bruit, associés aux interactions entre les tourbillons et la surface, aux instabilités des couches de cisaillement près du bord d’attaque et à la diffraction des fluctuations turbulentes au bord de fuite. Aux basses et moyennes fréquences, le bruit de bout d’aile provient principalement des interactions du PV avec la région aval, tandis qu’aux hautes fréquences, les instabilités près du bord d’attaque deviennent plus importantes. Les prédictions acoustiques obtenues par l’analogie de Ffowcs Williams–Hawkings montrent qu’une augmentation de l’angle d’attaque intensifie les interactions tourbillonnaires et déplace la source sonore dominante du bord de fuite vers le bout d’aile. L’augmentation de la vitesse de l’écoulement, qui modifie simultanément les nombres de Reynolds et de Mach, amplifie les niveaux sonores et déplace le contenu spectral sans modifier fondamentalement la hiérarchie des sources. Une méthode numérique de localisation des sources fondée sur la pression pariétale montre que le rayonnement acoustique résulte de la diffraction des fluctuations de pression aux discontinuités géométriques. Ces résultats établissent que le bruit de bout d’aile est un phénomène multi-source et multi-échelle, dont les mécanismes dominants dépendent des conditions d’écoulement. Ils fournissent ainsi une base pour développer des stratégies de réduction du bruit ciblant à la fois la dynamique tourbillonnaire et ses interactions avec la géométrie du profil aérodynamique.