Experimental study on flow noise reduction using stable paths of bifurcation.

MISE EN EVIDENCE ET ETUDE EXPERIMENTALE D’UNE BIFURCATION TURBULENTE REDUCTRICE DES BRUITS AUTO-ENTRETENUS DANS LES ECOULEMENTS.

Alex Coiret (1)

1 LEPTAB - Laboratoire d'Etude des Phénomènes de Transfert Appliqués aux Bâtiments

Vortex shedding from shear layers may be driven by the resulting strong acoustical waves A feedback loop causes an intense acoustical noise Conventional methods of noise reduction mainly depending on the frequency range, and using either passive or active noise control techniques, are well-known. These experimental investigations bring to light another way of achieving noise reduction. A very slight auxiliary flow is created by means of a minor geometrical modification in order to breakdown the feedback loop which causes self-sustained tones. It is a passive method in the sense that it does not contain an active control process.  The newest and most important result is the following : it is possible to reach stable paths of flow bifurcations where a high noise reduction is obtained within a large range of flowrates. In other words, by creating a suitable interaction between a main shear layer and thin auxiliary shear layers, noise reduction takes place in a range of 20 to 30 dB which is as efficient as that obtained by passive or active control methods. Moreover, due to the stability of the flow bifurcation path that can be obtained, such a high level of noise reduction is maintained in a large range of the flow parameters. It may be emphasized that such methods are costless compared to certain sophisticated active control methods.

Le sujet est lié à l’interaction entre une onde acoustique et une surface fluide instable. Un processus d’auto-entretien peut se créer dans une cavité, aboutissant à la génération de bruits auto-entretenus, qui peuvent être intenses. L’objectif est la réduction des bruits de ce type créés par les écoulements. Le processus peut, qualitativement, être décrit en termes simples : un premier obstacle engendre un détachement de tourbillons. Ceux-ci, en venant frapper un deuxième obstacle à l’aval, engendrent des ondes acoustiques qui remontent l’écoulement. Ces ondes peuvent alors commander le détachement tourbillonnaire amont : une énergie, et donc une nuisance sonore considérable peut alors être engendrée par ce phénomène d’auto-entretien. La réduction de bruit est classiquement traitée , aux basses fréquences par des méthodes de contrôle actif, aux fréquences plus élevées par des méthodes passives (matériaux absorbants par exemple). Nous proposons une méthode alternative nouvelle qui utilise les propriétés aérodynamiques d’écoulements auxiliaires venant inhiber le processus de bouclage aéroacoustique. Le résultat le plus remarquable est la mise en évidence expérimentale d’un chemin stable d’une bifurcation turbulente qui a la propriété de réduire le niveau sonore des bruits auto entretenus dans un écoulement. Des modifications géométriques mineures et localisées sont utilisées, sans mettre en cause la fonction principale de l’installation. Les secteurs d'application concernés relèvent aussi bien du domaine du transport, des machines industrielles, que du domaine des faibles vitesses dans les ambiances habitables.

Mots clés: self sustained tones; Noise reduction

Mots clés: Bifurcation; Bruits Auto-Entretenus; Turbulence; Réduction Sonore.

Domaines: Acoustique [physics.class-ph]; Dynamique, vibrations; Mécanique des fluides [physics.class-ph]

Alex Coiret. MISE EN EVIDENCE ET ETUDE EXPERIMENTALE D’UNE BIFURCATION TURBULENTE REDUCTRICE DES BRUITS AUTO-ENTRETENUS DANS LES ECOULEMENTS.. Acoustique [physics.class-ph]. Université de La Rochelle, 1999. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02166666⟩