Conclusion

tiques de calcul du spectre de pression pariétale nécessitent les caractériques de la couche limite telle que l'épaisseur de couche limite δ et la contrainte de cisaillement à la paroi τp. Les caracéristiques de la couche limite peuvent être obtenues par calcul RANS [11].

Une description des modèles analytiques de prévision du spectre de pression pariétale est réalisée au chapitre 4.

2.5 Conclusion

Une simulation numérique a été réalisée avec un modèle de turbulence à fermeture du second ordre, an d'obtenir des informations sur la turbulence générée par un ventilateur. Plus particulièrement, les données recherchées sont les distributions radiales des compo- santes du tenseur des contraintes de Reynolds. Trois ventilateurs à empilements diérents ont été conçus puis testés. Les résultats ont été comparés à ceux de la simulation. Ces trois ventilateurs avec trois empilements diérents ont été étudiés avec les mêmes procédures expérimentales et la même modélisation numérique. Les résultats obtenus montrent donc clairement l'inuence de l'empilement sur l'instationnarité de l'écoulement 3D, et sur les caractéristiques aérodynamiques globales.

Le caractère anisotrope de la turbulence est observé, pour les trois ventilateurs et à deux débits diérents. En plus des composantes axiale et tangentielle de la vitesse, la composante radiale doit être mesurée pour ce type de turbomachine où l'hypothèse d'équilibre radial est souvent fausse.

La prédiction des composantes du tenseur des contraintes de Reynolds est correcte, avec une bonne résolution spatiale, mais il existe quelques divergences concernant leurs intensités. De plus, il est montré que le modèle de turbulence RSM peut prédire l'énergie cinétique turbulente de manière plus précise que les modèles RANS à fermeture du premier ordre (k-ω sst et k-ε). L'énergie cinétique turbulente est de plus une donnée très importante pour une prédiction rapide du bruit émis par les turbomachines.

L'empilement vers l'avant tend à décroître la composante radiale de la vitesse, alors que l'empilement arrière tend à l'augmenter. L'empilement doit donc être choisi avec attention en fonction de l'utilisation de la machine. Dans notre cas, celui du refroidissement automo- bile, une composante radiale forte peut être utile pour refroidir une plus grande surface du bloc moteur. La G2back semble la meilleure pour cette application, en plus d'une énergie cinétique plus faible. Par contre la G2rad peut être préférée pour son meilleur rendement.

Chapitre 3

Mesure embarquée des uctuations de

pressions pariétales

Sommaire

3.1 Introduction . . . 76 3.2 Dénition du cahier des charges . . . 78 3.3 Etude de la chaîne de mesure . . . 78 3.4 Optimisation de la transmission du signal . . . 81 3.4.1 Etalonnage des capteurs . . . 85 3.5 Banc d'Essai de mesure embarquée . . . 91 3.5.1 Description du banc d'essai . . . 91 3.5.2 Procédure de mesures . . . 94 3.6 Résultats . . . 96 3.6.1 Résultats concernant la pression moyenne . . . 96 3.6.2 Résultats concernant la pression instationnaire . . . 103 3.7 Conclusion . . . 108

3.1 Introduction

3.1 Introduction

Comme nous l'avons vu auparavant dans le premier chapitre, très peu d'études concer- nant les mesures de pression pariétale sur les pales de ventilateurs ont été menées. Les quelques mesures eectuées précédemment sont très éloignées des conditions d'utilisation dans les ventilateurs. Ainsi, les géométries des ventilateurs sont simpliées, les matériaux utilisés sont diérents, le point de fonctionnement n'est pas mesuré, an de faciliter l'expé- rimentation de mesure embarquée. En eet, les uctuations de pression pariétale dans ce type de ventilateurs sont relativement faibles et l'espace nécessaire pour la mise en place du capteur est très limité. Par ailleurs, les mesures en rotation complexient la chaîne de mesure. Pourtant, ces mesures sont essentielles an de déterminer le champ de pression pariétale et obtenir ainsi des données d'entrée indispensables aux modèles de prévision acoustique de bruit de bord de fuite. Elles sont également utiles pour la validation des modèles empiriques provenant d'études sur prol xe, an de les adapter aux ventilateurs, ainsi que pour la validation des nouveaux calculs numériques (LES en particulier).

En outre, l'empilement est une solution technologique ecace pour modier le compor- tement acoustique des ventilateurs. La simulation numérique, ainsi que les mesures, ont été utilisées an de quantier son inuence sur les champs de pression pariétale.

Une campagne d'essais permettant d'atteindre les pressions pariétales instationnaires a été menée sur trois ventilateurs, dont les pales sont équipées d'une série de capteurs de pression de grande sensibilité. Les ventilateurs étudiés correspondent aux trois versions du ventilateur G2, présentées au chapitre 2. Les mesures sont réalisées selon diérentes congurations : suivant l'envergure, suivant la corde, sur l'intrados et sur l'extrados. Les données sont recueillies en rotation à l'aide d'un collecteur tournant, puis enregistrées avec une carte d'acquisition et un logiciel dédié.

L'objectif étant de déterminer l'eet de l'empilement sur la distribution de la pression moyenne et instationnaire sur les pales, une simulation numérique est réalisée pour les dif- férents empilements. Puis les résultats sont comparés avec l'expérience. La compréhension de l'inuence de l'empilement des pales sur les caractéristiques aérodynamiques et notam- ment le champ de pression pariétale constitue le but principal de ce chapitre. Selon la bibliographie (voir chapitre 2), l'empilement vers l'avant est un outil ecace pour réduire les émissions acoustiques à large bande, qu'en est-il des uctuations de pression ?

3.1 Introduction

Figure 3.1  Champ de pression moyenne en P a sur l'intrados pour dié- rents débits

Figure 3.2  Champ de pression moyenne en P a sur l'extrados pour dié- rents débits