Analyse de la réponse acoustique et aéroélastique du système fan/nacelle
4.2 Validation des simulations acoustiques dans l’entrée d’air
Cette section s’attache à comparer les résultats acoustiques obtenus avec des simulations elsA et Actran. L’objectif est de valider que les simulations Actran permettent de retrouver les résultats elsA concernant la réflexion acoustique sur l’entrée d’air. Seul le point à 75% dp20 est présenté. D’autres points ont été analysés (voir l’annexe F) et confirment les conclusions de cette section.
Dans un premier temps, les champs stationnaires de nombre de Mach axial sont comparés dans une vue méridienne sur la figure 4.6. La ligne en pointillés magenta marque la limite aval du domaine de calcul Actran. Le champ issu d’elsA est moyenné azimutalement. Il est rappelé que les calculs Actran sont 2D axisymétriques, et ils sont par conséquent reproduits sans traitement supplémentaire.
Les résultats des deux solveurs sont très proches, à l’exception de certaines zones restreintes :
— au niveau de la lèvre, là oùMx atteint sa valeur maximale. Cette dernière est plus élevée dans le calcul Actran que dans le calcul elsA. Cela est sans doute dû à la différence de résolution de l’écoulement (potentielle et RANS).
— dans la couche limite carter, qui n’est pas simulée dans le calcul Actran. A contrario, la couche limite au moyeu n’a pas le temps de se développer suffisamment entre le bord du spinner et le fan pour que la différence entre les deux simulations soit visible.
— Dans la veine proche du fan pourx >−0.5RcBA, à cause des effets potentiels liés au fan et présents uniquement dans le calcul elsA. Cette localisation est cohérente avec la figure 4.5.
La figure4.7montre les valeurs moyennes des grandeurs aérodynamiques utilisées dans la méthode de wave splitting, calculées comme décrit dans la section 3.5.2. Les résultats elsA et Actran sont pratiquement identiques.
Les figures 4.8et4.9montrent l’amplitude et la phase du mode 1F2ND extrait depuis les calculs elsA et Actran. Sa fréquence est égale à 1.03fcmax. Comme introduit à la section3.4.2, la variation d’amplitude dans la direction axiale est liée aux interférences entre les modes amont p− et avalp+. En l’occurrence, un ventre est visible autour de la position x=−1.2RcBA. L’amplitude maximale
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4.2 Validation des simulations acoustiques dans l’entrée d’air
Figure 4.6: Nombre de Mach axial moyen à 75%Nn dp20
atteinte est légèrement plus importante dans le cas d’Actran. Les fronts de phase sont verticaux au centre de la nacelle et davantage courbés près de la lèvre et du spinner pour accommoder les variations géométriques. Il existe un léger déphasage entre les deux outils au voisinage du fan, dans la zone affectée par l’effet potentiel dans la simulation elsA.
La norme et la phase des modesp− etp+sont présentées par la figure4.10. La norme varie le long de l’axe du moteur en lien avec la variation du champ aérodynamique moyen montré sur la figure 4.7. Le mode avalp+ a une norme inférieure à celle du mode amontp− car le taux de réflexion est de l’ordre de 50%. Cette valeur relativement élevée est due à la proximité de la fréquence de cut-on, pour laquelle le taux de réflexion est proche de 100%. L’évolution de la phase de p− est quasi-linéaire ce qui montre que la variation du nombre d’onde axial est négligeable. Sa pente est élevée car le mode se propage dans la direction opposée à l’écoulement. En conséquence, sa longueur d’onde axiale est réduite et la phase varie rapidement avec la position axiale. Le cas de p+ est particulier car la pente de sa phase est positive comme pour p−. Il s’agit d’un mode amont inverse (voir la section 2.2.4).
Malgré la pente de sa phase, p+ se propage bien vers l’aval. Les résultats Actran sont proches des résultats elsA, notamment concernant la phase. La norme de p− est très légèrement sous-estimée, tandis que la norme dep+est légèrement surestimée. Par conséquent le taux de réflexion issu d’Actran est supérieur à celui d’elsA. Toutefois cet écart reste négligeable pour les analyses qui sont faites dans la section 4.3.
La figure4.11 montre le même type de résultats pour le mode 1F1ND pour le même point de fonctionnement. L’accord entre Actran et elsA est meilleur que pour le mode 1F2ND. Cela est attribué
Analyse de la réponse acoustique et aéroélastique du système fan/nacelle
0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
Mx[-]
F
A N
330.0 332.5 335.0 337.5 340.0
a[m/s]
F
A N
elsA Actran
−3.0 −2.5 −2.0 −1.5 −1.0 −0.5 0.0
x/RcBA[-]
1.10 1.15 1.20 1.25
ρ[kg/s]
F
A N
Figure4.7: Champ aérodynamique moyen le long de l’axe moteur à 75%Nn dp20
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4.2 Validation des simulations acoustiques dans l’entrée d’air
Figure 4.8: Mode 1F2ND elsA à 75%Nn dp20
−2.5 −2.0 −1.5 −1.0 −0.5 0.0 0.5
Figure 4.9: Mode 1F2ND Actran à 75%Nn dp20
à la discrétisation du maillage : le mode 1F1ND ayant une longueur d’onde plus grande que le mode 1F2ND, il est mieux résolu. Actran et elsA n’utilisent pas les mêmes méthodes de résolution et ne se comportent donc pas de la même façon quand la discrétisation du maillage diminue. Cela explique que l’écart entre les deux soit plus important pour le mode 1F2ND.
En conclusion, Actran permet d’obtenir des résultats très comparables à ceux d’elsA quant à la propagation et à la réflexion d’un mode acoustique dans la nacelle. Il sera donc possible de s’appuyer sur Actran pour prédire de façon rapide le comportement acoustique des modes sur un échantillonnage plus fin du champ fan, au delà des 9 points simulés avec elsA.
Analyse de la réponse acoustique et aéroélastique du système fan/nacelle
Figure 4.10: Norme et phase du mode 1F2ND dans l’entrée d’air à 75%Nn dp20
−2.5 −2.0 −1.5 −1.0 −0.5 0.0
Figure 4.11: Norme et phase du mode 1F1ND dans l’entrée d’air à 75%Nn dp20
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