2.3 Etude exp´erimentale de l’influence de la temp´erature sur le rayonnement
2.3.4 Analyse spectrale
Comme on l’a vu au paragraphe 1.2.2, les conditions g´en´eratrices du jet n˚4 ´etant adapt´ees `a la tuy`ere, celui-ci ne pr´esente que deux sources acoustiques : le bruit de m´elange (issu des fluctuations de vitesse de la couche de m´elange) et le bruit d’ondes de Mach (convection des structures turbulentes).
Les autres jets sont sur-d´etendus ou sous-d´etendus, aussi les cellules de chocs entraˆınent-elles la pr´esence de sources de bruit additionnentraˆınent-elles : bruit de chocs (interaction entre les structures convect´ees et les cellules de choc), Screech (bruit de bouclage).
Ces sources additionnelles rayonnent fortement dans la direction amont `a l’´ecoulement. Pour ces raisons, l’observation des effets de la temp´erature est impossible sur le bruit de m´elange dans cette direction. Par contre dans la direction aval, le rayonnement d’ondes de Mach, source commune `a tous ces jets est le bruit dominant. On peut donc y effectuer une analyse spectrale.
On examine ici l’influence de la temp´erature sur le spectre de niveau de pression pour trois angles diff´erents (θ1 = 50˚, 90˚et 130˚) (figures 2.10 `a 2.12 pour le groupe n˚1 et figures 2.13 `a 2.15 pour le groupe n˚2).
Ces spectres ont ´et´e normalis´es par le diam`etre hydraulique de chaque jet.
En ce qui concerne le microphone situ´e `a 50˚(direction aval), on remarque que le niveau de pression du jet n˚4 est sup´erieur `a celui du jet n˚5 sur toute la gamme des fr´equences . Quant aux autres directions d’observation (microphones `a 90˚et 130˚), les deux jets pr´esentent les mˆemes niveaux de pressions sur tout le spectre.
Ce comportement est notable quels que soient les microphones. Ceci explique le niveau sonore global sup´erieur du jet n˚4 sur celui du jet n˚5.
On notera tout de mˆeme des niveaux l´eg`erement sup´erieurs du jet n˚5 dans les hautes fr´equences dans la direction perpendiculaire `a l’´ecoulement θ1 = 90˚ correspondant `a la
pr´esence du bruit de choc.
Les jets n˚2 et 3 pr´esentent des spectres tout `a fait distincts. En effet, les niveaux de pression du jet n˚2 sont nettement sup´erieurs `a ceux du jet n˚3 pour toutes les fr´equences quelle que soit la direction d’observation. De plus, le jet n˚2 pr´esente un bruit de choc large bande tr`es marqu´e (f ∼ 5 kHz `a θ1 = 90˚) se d´epla¸cant dans les basses fr´equences lorsque l’observateur se d´eplace vers l’amont (ce qui est en accord avec les r´esultats de travaux
102 103 104 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 Fréquence (Hz)
SPL (dB − ref. 2e−5 Pa)
Jet n°4 Jet n°5
Fig. 2.10 – Niveaux de pression acoustique - θ1 = 50˚- jet n˚4 et jet n˚5
102 103 104 100 105 110 115 120 125 130 Fréquence (Hz)
SPL (dB − ref. 2e−5 Pa)
Jet n°4 Jet n°5
2.3. Etude exp´erimentale de l’influence de la temp´erature sur le rayonnement acoustique d’un jet supersonique
102 103 104 100 105 110 115 120 125 130 Fréquence (Hz)
SPL (dB − ref. 2e−5 Pa)
Jet n°4 Jet n°5
Fig. 2.12 – Niveaux de pression acoustique - θ1 = 130˚- jet n˚4 et jet n˚5
102 103 104 100 105 110 115 120 125 130 135 Fréquence (Hz)
SPL (dB − ref. 2e−5 Pa)
Jet n°2 Jet n°3
102 103 104 100 105 110 115 120 125 130 Fréquence (Hz)
SPL (dB − ref. 2e−5 Pa)
Jet n°2 Jet n°3
Fig. 2.14 – Niveaux de pression acoustique - θ1 = 90˚- jet n˚2 et jet n˚3
102 103 104 100 105 110 115 120 125 Fréquence (Hz)
SPL (dB − ref. 2e−5 Pa)
Jet n°2 Jet n°3
2.4. Etude exp´erimentale de l’influence de la temp´erature sur le rayonnement acoustique d’un jet supersonique en pr´esence d’injection d’eau pr´ec´edents).
Il s’en suit ´evidemment un niveau de puissance sup´erieur du jet 2 sur le jet 3 constat´e lors des mesures de puissances acoustiques (cf. tableau 2.2).
2.3.5 Conclusion
Cette premi`ere ´etude nous a permis de montrer l’influence de la temp´erature sur le rayonnement acoustique des jets supersoniques.
D’apr`es les mesures, il apparaˆıt qu’une augmentation de la temp´erature du jet entraˆıne une diminution du niveau sonore global. En effet, on note une diminution du niveau sonore sur la majeur partie du secteur angulaire d’observation, except´ee dans la direction amont pour laquelle le bruit de choc domine.
Ces observations sont en accord avec celles de pr´ec´edentes ´etudes. Cependant, le rˆole de la temp´erature n’est pas certain. En effet, l’identification du ph´enom`ene physique `a l’origine des r´esultats exp´erimentaux est d´elicate. Il est commun´ement accept´e que la d´ecroissance du niveau de bruit est cons´ecutive `a une diminution de la contribution du tenseur de Rey-nolds. Malheureusement, nous ne pouvons pas s´eparer les deux contributions du tenseur de Lighthill ρuiuj et p − ρc2. Il est alors difficile de conclure que la temp´erature influence le premier terme tout en laissant le deuxi`eme non affect´e.
La deuxi`eme partie de ce chapitre se propose d’´etudier l’influence de la temp´erature du jet sur l’efficacit´e du processus de r´eduction sonore par injection d’eau.
Pour cela, des injections d’eau sont effectu´ees dans les jets pr´ec´edemment test´es.
2.4 Etude exp´erimentale de l’influence de la temp´
e-rature sur le rayonnement acoustique d’un jet
su-personique en pr´esence d’injection d’eau
2.4.1 Introduction
La technique d’injection d’eau paraˆıt ˆetre la m´ethode la mieux adapt´ee `a la r´eduction des jets supersoniques. Cependant, des ´etudes param´etriques d’injection ont montr´e que l’injection doit se faire dans des conditions pr´ecises. Ces ´etudes ont montr´e par ailleurs que les meilleures r´eductions sont obtenues pour des jets non-parfaitement d´etendus. En effet, le r´eseau d’ondes de chocs est perturb´e et le m´ecanisme de g´en´eration du bruit d’ondes de choc s’en trouve amoindri.
Toutefois, aucune de ces ´etudes n’analyse `a proprement parler le rˆole de la temp´erature dans le processus de r´eduction de bruit. C’est ce que tente de faire la pr´esente ´etude. Le principal objectif est d’examiner si les r´eductions sonores pouvant ˆetre esp´er´ees sont du mˆeme ordre de grandeur que celles obtenues lorsque le jet supersonique est “froid”.
On rappelle dans un premier temps les m´ecanismes mis en jeu lors de la r´eduction de bruit. Une synth`ese de l’influence des divers param`etres d’injection nous permettra ensuite
Fig. 2.16 – Injection d’eau dans un jet supersonique (banc martel)
de choisir les meilleures conditions d’injection lors de nos exp´eriences.
Dans la derni`ere partie, nous pr´esenterons les niveaux d’att´enuation obtenus lors d’in-jections d’eau dans des jets supersoniques chauds.
Une vue g´en´erale de la technique d’injection d’eau sur un jet supersonique chaud (banc martel) est donn´ee sur la figure (2.16).