Renaud Gaudron (Imperial College) - Amortissement et amplification de l'énergie acoustique dans un écoulement subsonique passant au travers d'un changement brusque de section

Les ondes acoustiques se propageant dans un tube contenant un écoulement subsonique peuvent être fortement impactées par un changement brusque de section. Ce genre de configuration se retrouve dans de nombreuses applications industrielles (injection et chambre de combustion de moteur d'avion et de turbine à gaz), domestique (chauffe-eau à gaz, pot catalytique de voiture) et musicales (certains instruments à vent). Il sera tout d'abord démontré que les contractions brusques de section ont un impact négligeable sur le bilan d'énergie acoustique, contrairement aux élargissements brusques. Dans ce dernier cas, la couche limite se décolle de la paroi du tube, ce qui génère une couche de cisaillement entourée par des zones de recirculation en aval de l'élargissement brusque. L'interaction entre ces structures et les ondes acoustiques entraîne une modification de l'énergie associée à ces perturbations. Un modèle analytique prédisant cette variation d'énergie acoustique en fonction du nombre de Mach, du coefficient de changement de section ainsi que du coefficient de réflexion sera présenté. Il sera démontré que certaines conditions entraînent un amortissement quasi-total de l'énergie acoustique au passage de l'élargissement brusque tandis que d'autres conditions correspondent au contraire à une amplification de cette énergie acoustique. Ces prédictions seront ensuite validées pour différents nombres de Mach et coefficients de changement de section par le biais de simulations numériques. Ces simulations numériques sont constituées: 1) de simulations de champ moyen, obtenues par le biais d'OpenFOAM (simulations RANS) et 2) de simulations acoustiques, obtenues par le biais d'un solveur LNSE (Linearized Navier-Stokes Equations) développé en interne. Une discussion sur les mécanismes physiques conduisant à l'amortissement et l'amplification de l'énergie acoustique clôturera la présentation.