Génération d'ondes acoustiques à fréquences discrètes autour d'un profil d'aile (analyse de stabilité globale)

La génération de fréquences discrètes dans l'écoulement autour d'un profil d'aile est étudiée dans cette thèse au moyen de simulations numériques non-linéaires et d'études de stabilité globale. À cette fin, un code numérique mettant en œuvre une nouvelle technique pour accéder à la dynamique linéaire, directe et adjointe, a d'abord été développé et ensuite appliqué à l'écoulement autour d'un profil. Les simulations non-linéaires confirment l'apparition de fréquences discrètes dans le spectre sonore, et pour le cas considéré, l'analyse de stabilité globale de la dynamique linéaire de l'écoulement moyen montre que celle-ci est stable. Cependant, la réponse de l'écoulement à des perturbations incidentes révèle de fortes croissances transitoires amenant à l'établissement de cycles de rétroaction aéroacoustique. Ces cycles comprennent la croissance des instabilités hydrodynamiques dans les couches limites sur l'intrados et l'extrados ainsi que leurs interactions avec les radiations acoustiques du bord de fuite. Les processus associés à l'apparition des fréquences discrètes dans le spectre sonore ainsi que les cycles de rétroaction sont ensuite mis en relation avec les modes globaux les moins stables: d'un coté, la structure spatiale des modes directs montre la croissance des instabilités hydrodynamiques sur l'extrados et la zone du sillage proche du bord de fuite; d'un autre coté, les modes adjoints associés présentent l'intrados comme la zone la plus réceptive à des perturbations externes. Finalement, l'analyse de la région dite du wavemaker indique, en accord avec les expériences, le rôle fondamental de la couche limite sur l'intradosThe generation of discrete acoustic tones in the compressible flow around an aerofoil is addressed in this thesis by means of nonlinear numerical simulations and global stability analyses. To this end, a nonlinear simulation code featuring a novel technique for gaining access to the linearized direct and adjoint dynamics has been developed and applied to the flow around an aerofoil. The nonlinear simulations confirm the appearance of discrete tones in the acoustic spectrum, and for the chosen flow case, the global stability analyses of the mean-flow dynamics reveal that the linearized operator is stable. However, the flow response to incoming disturbances exhibits important transient growth effects that culminate into the onset of aeroacoustic feedback loops, involving instability process on the suction- and pressure-surface boundary-layers together with their cross interaction by acoustic radiation at the trailing edge. The features of the aeroacoustic feedback loops and the appearance of discrete tones are then related to the features of the least stable modes in the global spectrum: on the one hand, the spatial structure of the direct modes display the growth of hydrodynamic instabilities on the suction surface and the near wake; on the other hand, the associated adjoint modes display increased receptivity of the flow on the pressure surface. Finally, the analysis of the wavemaker region highlights, in agreement with previous experimental investigations, the sensitivity of the flow to the pressure-surface boundary layerPALAISEAU-Polytechnique (914772301) / SudocSudocFranceF