Maquette et plaques perfor´ees

Mise en place dans la chambre an´echo¨ıque

Le banc d’essais proprement dit, comprenant la maquette, est plac´e dans la chambre an´echo¨ıque et est reli´e `a l’´ecoulement principal en provenance du compresseur par

l’in-term´ediaire d’un tuyau de diam`etre Df = 80 mm (Fig. 2.2). Celui-ci permet ainsi de

ramener le banc `a une hauteur am´eliorant son op´erabilit´e. L’´ecoulement secondaire utilis´e pour la PIV d´ebouche dans la chambre an´echoique en dessous de la sortie haute pression principale via un conduit carr´e de cˆot´e 560 mm. La position de cette sortie secondaire per-met de totalement immerger la maquette dans un flux d’air `a tr`es basse vitesse ensemenc´e par des particules. Un sch´ema fonctionnel de l’installation est donn´e sur la Fig. 2.2.

G´eom´etrie de la maquette de test

Dans le cadre de ces travaux, deux configurations de maquette ont ´et´e test´ees. Elles

sont nomm´ees respectivement : configuration libre et configuration confin´ee. Ces

deux configurations comprennent un conduit amont se terminant par une plaque per-for´ee ou un diaphragme servant `a la d´etente de l’´ecoulement. Elle se distinguent par l’ajout ou non d’un second conduit cylindrique `a l’aval des plaques perfor´ees (Fig. 2.3). La configuration libre permet d’´etudier le rayonnement g´en´er´e par la d´etente `a travers les plaques perfor´ees sans perturbations a´erodynamiques ou acoustiques li´ees `a une ´eventuelle g´eom´etrie aval. La configuration confin´ee, quant `a elle, a pour objectif d’´etudier l’effet d’un conduit sur le rayonnement acoustique g´en´er´e par la d´echarge afin de se rappro-cher des g´eom´etries couramment utilis´ees dans l’industrie. Dans les deux configurations, l’´ecoulement sous pression issu du compresseur, achemin´e via le tuyau flexible de diam`etre D_f, est adapt´e au diam`etre Dddu conduit d’entr´ee de la maquette `a l’aide d’un convergent. Ce conduit d’entr´ee est ´equip´e de diff´erents capteurs n´ecessaires au contrˆole du point de fonctionnement du syst`eme. Il d´ebouche sur un porte-´echantillon permettant d’ins´erer les diff´erentes plaques perfor´ees. Ces derni`eres sont positionn´ees dans le porte-´echantillon `a

Figure 2.2 – Sch´ema fonctionnel de l’installation utilis´ee.

l’aide d’entretoises permettant de les d´eplacer suivant l’axe du conduit. Dans ce manus-crit, les plaques perfor´ees seront toujours plac´ees de sorte `a affleurer la sortie du porte-´echantillon. Ce dernier poss`ede le mˆeme diam`etre int´erieur que le conduit d’entr´ee. En configuration confin´ee, un conduit de sortie, ´egalement de diam`etre D_d, est positionn´e `a l’aval du porte ´echantillon. Le conduit de sortie est ´equip´e de plusieurs prises de pression statiques.

G´eom´etrie des plaques perfor´ees

Pour chacune des deux configurations, des mesures ont ´et´e r´ealis´ees pour un grand nombre de plaques perfor´ees et diaphragmes de param`etres g´eom´etriques vari´es ainsi que pour une large gamme de points de fonctionnement. Cette ´etude param´etrique a eu pour objectif de r´ealiser une banque de donn´ee des diff´erents rayonnements sonores g´en´er´es par de tels d´etendeurs ainsi que d’identifier l’effet acoustique de chacun des param`etres g´eom´etriques. Chaque plaque perfor´ee est caract´eris´ee par 4 param`etres distincts : sa sec-tion de passage S, le diam`etre de sa(ses) perforasec-tion(s) D, le nombre de perforasec-tions N et leur espacement e (Fig. 2.4). En particulier, quatre plaques perfor´ees d’un simple dia-phragme ont ´et´e ´etudi´ees pour servir de r´ef´erences. Les caract´eristiques g´eom´etriques ainsi que les d´esignations de ces diaphragmes sont d´efinies dans le Tab. 2.1. Dans ce tableau, l’ensemble des grandeurs sont adimentionn´ees par les dimensions du conduit d’entr´ee soit son diam`etre Dd ou sa section Sd = π^D2d

Figure 2.3 – Sch´ema des deux configurations de maquette ´etudi´ees.

´egal `a D1 (cf Tab. 2.2), ce qui permet de comparer ces perforations en configurations

jet libre et multi-jets : elle nous fournira des informations utiles, notamment en ce qui concerne les topologies d’´ecoulement et le contenu spectral des champs acoustiques. Les diaphragmes constituent la g´eom´etrie la plus simple pouvant ˆetre utilis´ee pour d´etendre un ´ecoulement donn´e et sont donc couramment utilis´es dans l’industrie. Cependant, comme on a pu le constater en comparant des tuy`eres `a jets multiples par rapport `a des tuy`eres conventionnelles, cette configuration n’est probablement pas optimale d’un point de vue acoustique. Pour tenter de valider cette hypoth`ese, diff´erentes plaques perfor´ees de pa-ram`etres vari´es mais de section ´equivalente constante ´egale `a S1 ont donc ´et´e r´ealis´ees. Leurs caract´eristiques et leurs d´esignations sont r´ecapitul´ees dans le Tab. 2.2 (a). La ma-trice des g´eom´etries a ´et´e con¸cue de telle sorte `a pouvoir ´etudier l’effet acoustique de l’espacement et du diam`etre des perforations. Afin de conserver la section ´equivalente et donc la performance a´erodynamique, donn´ee par le d´ebit, le diam`etre des perforations est li´e `a leur nombre. Pour tenter de dissocier ces deux param`etres, deux plaques perfor´ees ont ´et´e cr´e´ees en faisant varier uniquement le nombre de perforations par rapport `a la grille S1D2N2e1 (Tab. 2.2 (b)). On retrouve alors les sections ´equivalentes des diaphragmes S2 et S3 ce qui permet, non seulement de les comparer entre elles mais ´egalement de les

Figure 2.4 – D´efinition des param`etres des grilles.

comparer chacune `a un diaphragme de section ´equivalente. Enfin, notons que l’ensemble des plaques perfor´ees pr´esent´ees ont une ´epaisseur de 4.5 mm. L’allongement relatif des perforations d´epend donc seulement de leur diam`etre.

S/S_d (×10−1) S0=0.26 S1=1.86 S2=0.68 S3=3.61

D/D_d (×10−1) 1.63 4.31 2.61 6.01

S0 S1 S2 S3

Table 2.1 – Dimensions des diaphragmes.