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Résumé  :

Au regard de l'augmentation du trafic aérien soutenue par les pays émergents ainsi que des certifications acoustiques de plus en plus strictes, les motoristes portent une attention particulière à la compréhension, la prédiction et le contrôle du bruit de soufflante. L'étage de soufflante des futurs turbofans à très haut taux de dilution devrait être responsable d'une partie non-négligeable du bruit rayonné par un avion. De plus, la contribution du bruit de soufflante, aussi bien tonal que large bande, sur les architectures actuelles est importante pour des régimes d'approche et au décollage. Parmi les mécanismes physiques générant le bruit de soufflante, le bruit de jeu en tête de pale est actuellement considéré de second ordre et n'est pas pris en compte dans l'évaluation du bruit de soufflante. L'évolution vers des architectures à très haut taux de dilution peut faire évoluer l'importance du bruit de jeu du second au premier ordre. Dans ce contexte, des simulations aux grandes échelles résolvant les grandes structures tourbillonnaires et modélisant les petites, sont réalisées sur un profil isolé fixe et une soufflante à échelle réduite représentative d'un turbofan à très haut taux de dilution. Basée sur une comparaison avec des mesures, cette méthode numérique montre une capacité prédictive de l'aérodynamique instationnaire de l'écoulement de jeu. Une approche avec une loi de paroi permet la simulation d'applications turbomachines telles que la soufflante à échelle réduite. De plus, l'adaptation de maillage basée sur des quantités physiques se présente comme une méthodologie appropriée à la résolution des structures tourbillonnaires complexes tridimensionnelles des écoulements secondaires d'une turbomachine comme l'écoulement de jeu. Des fonctions d'identification sont également appliquées afin de caractériser le tourbillon de jeu en tête de pales. Afin d'augmenter la connaissance pour la définition de nouveaux modèles du bruit de jeu, une analyse des écoulements de jeu des deux configurations est réalisée. Parmi les mécanismes aérodynamiques sources du bruit de jeu, la diffraction des structures tourbillonnaires dans le jeu par les arêtes de l'extrémité de pale apparaît comme le mécanisme dominant sur les architectures à très haut taux de dilution.

Mots-clés :

Écoulement de jeu, Bruit de jeu, Profil isolé, Soufflante à échelle réduite, Simulation aux grandes échelles, Adaptation de maillage, Identification de tourbillon.

Jury :

Thomas Carolus; Professeur ; Université de Siegen ; Rapporteur

Marlène Sanjosé ; Professeure ÉTS, Université du Québec ; Rapporteur

Jérôme Boudet ; Jérôme Maître de conférence LMFA ; Examinateur

Xavier Carbonneau ; Professeur ; ISAE-Supaéro ; Examinateur

Michel Roger ; Professeur ; LMFA ; Directeur de thèse

Guillaume Daviller ; Docteur ; CERFACS ; Encadrant de thèse

Hélène De Laborderie ; Ingénieur ; Safran Aircraft Engines ; Invitée