Development of a multidomain high-order algorithm for computational aeroacoustics (Application to subsonic and transonic confined flows)

Un nouvel algorithme de simulation numérique pour l'aeroacoustique, SAFARI (Simulation Aeroacoustique des Fluides Avec Résonances et Intercations), a été développé pour le calcul direct du bruit. Il s'appuie sur la résolution des équations de Navier-Stokes compressibles en coordonnées curvilignes. Des schémas aux différences finies d'ordre élevé sont implémentés. La solution est calculée sur des maillages recouvrants (méthode Chimère) pour traiter des géométries complexes. L'interpolation entre les maillages est éffectuée par des polynômes de Lagrange également d'ordre élevé. De plus chauqye maillage est découpé en blocs pour permettre l'exécution du calcul sur des machines parallèles le solveur est parallélisé à l'aide de la bibliothèque MPI. Afin d'assurer la capture des chocs forts, un filtre non linéaire de type Jameson est utilisé. SAFARI est d'abord confronté à des cas-test simples : âr exemple en 1-D l'écoulement dans une tuyère convergente/divergente ou en 2-D l'écoulement à bas nombre de Reynolds autour d'un cylindre. Les cas tests montrent que l'algorithme produit des résultats de haute précision et est bien adapté pour des calculs aéroacoustiques. Ensuite, les simulations en 3-D de deux cas d'intérêt industriel sont présentées. D'abord un écoulement à un nombre de Reynolds élevé et à un nombre de Mach modéré affleurant une cavité confinée a été stimulé. Pour des cavités confinées les modes de cavité peuvent se coupler avec les modes de résonance de la veine et produire des oscillations de grane amplitude. La calcul met clairement ce couplage en évidence. La deuxième application industrielle traitée dans le cadre de ce travail est la simulation d'un écoulement transsonique au travers d'un élargissement brusque dans un conduit plan. En fonction de la pression en aval, différets rgimes d'écoulements s'établissement dans le tuyau. Pour des pressions faibles, l'écoulement est supersonique dans le tuyau et un système de chocs obliques s'établit. Pour des pressions plus élevées, un choc droit oscillant apparaît dans l'écoulement. Les oscillations de ce choc se couplent avec les modes acoustiques longitudinaux du tuyau. Pour des pressions en aval encore plus élevées, le jet recolle sur une des parois inferieure ou superieure et des cellules des chocs sont observées. Les résultats présentés dans ce travail reproduisent tous les aspects de ce type découlement.LYON-Ecole Centrale (690812301) / SudocSudocFranceF