v2.3.2 (2860)

Cours scientifique - MF208 : Aéroacoustique

Domaine > Mécanique des fluides et énergétique, Physique, optique.

Descriptif

L'aéroacoustique s'intéresse au bruit émis par les écoulements turbulents, comme un jet issu d'un réacteur d'avion, et plus généralement au rayonnement sonore produit en présence d'un écoulement et de parois fixes ou mobiles : sifflement d’une cavité ou le bruit d’une pale en rotation. Le cours est organisé autour de deux thèmes : la propagation sonore en écoulement inhomogène et les sources de bruit. Le premier est consacré à la propagation en écoulement (acoustique sous-marine, propagation atmosphérique) et à l'approximation géométrique avec le tracé de rayons. Le second thème se focalise sur la génération du bruit d'origine aérodynamique, à l’aide des analogies acoustiques de Lighthill pour les jets libres et de l’analogie de Curle pour des écoulements interagissant avec des surfaces rigides. On présentera  quelques mécanismes physiques emblématiques, et on donnera les ordres de grandeur associés. Le cours s’appuiera sur des applications variées dans les domaines de l'aéronautique, des transports terrestres ou maritimes, de l’énergie, ainsi que de la propagation sous-marine et atmosphérique.

Objectifs pédagogiques

  • Connaître les caractéristiques physiques de la propagation en écoulement ;
  • Connaître les hypothèses de l’acoustique géométrique ;
  • Savoir résoudre les équations de l’acoustique géométrique analytiquement et numériquement (tracé de rayons) ;
  • Connaître quelques mécanismes élémentaires de source de bruit en aéroacoustique ;
  • Savoir calculer le rayonnement acoustique d’une source en mouvement ;
  • Connaître les équations et les hypothèses de l’analogie de Lighthill pour les jets libres et de l’analogie de Curle en présence de surfaces rigides ;
  • Savoir analyser et traiter des données de pression pariétale instationnaires afin de calculer la pression acoustique en champ lointain ;
  • Savoir identifier ce qui relève de la propagation et des mécanismes d’émission ;
  • Savoir restituer un travail scientifique à l’écrit et à l’oral (mini-projet sous Matlab, analyse d’article scientifique)

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'Ingénieur de l'Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées

Cours de 1ère année de mécanique des fluides (MF101)

Format des notes

Numérique sur 20

Littérale/grade européen

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'Ingénieur de l'Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées

Vos modalités d'acquisition :

Mini-projet numérique (tracé de rayons) et étude de cas avec analyse d’article (aéroacoustique)

Le rattrapage est autorisé (Max entre les deux notes écrêté à une note seuil)
  • le rattrapage est obligatoire si :
    Note initiale < 6
  • le rattrapage peut être demandé par l'étudiant si :
    6 ≤ note initiale < 10
L'UE est acquise si Note finale >= 10
  • Crédits ECTS acquis : 1.25 ECTS
  • Scientifique acquis : 1.25

Le coefficient de l'UE est : 1

La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.

L'UE est évaluée par les étudiants.

Programme détaillé

Programme du cours séance par séance :

  1. Introduction et motivations – Equations d’Euler linéarisées pour la propagation en milieu inhomogène en mouvement – Absorption acoustique

PC : Equation des ondes convectées –  Rayonnement d’une source ponctuelle avec absorption atmosphérique

  1. Propagation dans les milieux stratifiés (atmosphère, océan) – formulation de l'approximation géométrique

PC : solutions analytiques des équations des rayons en milieu inhomogène au repos : application en acoustique sous-marine (sonar sous-marin)

  1. Effets de réfraction et équations des rayons en milieu en mouvement

PC en salle info : solutions numériques des équations de tracé de rayons dans un milieu stratifié en mouvement : application en acoustique atmosphérique

  1. Sources de bruit élémentaires, rayonnement acoustique d’une source mobile, quelques exemples en aéroacoustique

PC : Sifflement d’une cavité profonde, rayonnement acoustique d’une source mobile ponctuelle

  1. Introduction à l’aéroacoustique - Théorie de Lighthill

PC : Bruit de jet : optimisation bruit/poussée d’un turboréacteur

  1. Interaction avec les surfaces solides : analogie de Curle, bruit de couche limite et bruit de bord

PC en salle info : rayonnement acoustique d’un cylindre en écoulement transverse ou calcul du bruit de bord de fuite d’un profil d’aile à partir de données de pression pariétale instationnaires

  1. Restitution études de cas

Mots clés

aéroacoustique, sources de bruit aérodynamique, propagation acoustique en milieu stratifié avec écoulement, propagation sous-marine, propagation atmosphérique, théorie de Lighthill, analogie de Curle, sources en mouvement

Méthodes pédagogiques

Cours avec petites classes associées, et travail en autonomie sur le projet numérique et l'étude de cas avec analyse d’un article.
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