Etude expérimentale de l'effet du vol sur le bruit de choc de jets supersoniques sous-détendus

L effet du vol d avancement sur le bruit de choc de jets supersoniques sous-détendus est étudié de manière expérimentale. La structure de tels jets est d abord explorée, avec et sans vol simulé. L analyse employée allie des visualisations strioscopiques à des mesures quantitatives de pression statique et de vitesse, par vélocimétrie laser Doppler et vélocimétrie par images de particules. L accent est mis sur l étude de l écoulement moyen et des propriétés de la turbulence dans la couche de mélange. L effet du vol sur la composante tonale du bruit de choc, le screech, est ensuite examiné. A l aide d une antenne azimutale de microphones placée dans le champ proche acoustique, une analyse fine des modes du screech est notamment proposée. Par ailleurs, plusieurs effets de cette composante de bruit sur la dynamique du jet sont mis en évidence, en particulier l oscillation des chocs ; on montre que cette oscillation est intimement liée au mode du screech. De manière à étudier spécifiquement la composante large bande du bruit de choc, diverses techniques de suppression du screech sont ensuite explorées.L utilisation d une tuyère crénelée s est révélée satisfaisante pour l éliminer de manière non-intrusive et a permis de déduire son influence sur le bruit de choc large bande. Enfin, l effet du vol sur cette dernière composante est déterminé par l étude de l évolution de sa fréquence centrale, de son amplitude et de sa forme spectrale en situation de vol simulé. Une explication des tendances observées est alors proposée à la lumière des résultats aérodynamiques obtenus.The flight effects on the shock-associated noise components of underexpanded supersonic jets are experimentally studied. To begin with, the jet structure is investigated, with and without simulated flight. To that end, Schlieren visualizations are combined with quantitative measurements of static pressure and velocity, by laser Doppler velocimetry and particle image velocimetry. The investigation focuses on the mean flow and on the properties of the mixing layer turbulence. Then, the effects of flight on the tonal component of shock-associated noise, the so-called screech, are studied. By means of a near field, azimuthal microphone antenna, a detailed analysis of its modal behaviour is proposed. Furthermore, several effects of screech on the jet dynamics are highlighted, like the shock oscillations. It is shown that these oscillations are closely connected to the screech mode. In order to study specifically the broadband component of shock-associated noise, several screech suppression techniques are considered. It is found that a notched nozzle is successful in non-intrusively suppressing it. This device is then used to deduce the screech influence on the broadband shock-associated noise.Finally, some effects of flight on the latter component are pinpointed through the study of the evolutionof its amplitude, peak frequency and spectral shape under flight conditions. The observed tendencies are explained in light of the aerodynamic results obtained.LYON-Ecole Centrale (690812301) / SudocSudocFranceF