Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique - UMR 5509

LMFA - UMR 5509
Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique
Lyon
France


Nos tutelles

Nos partenaires




Accueil > Support à la Recherche > Grands moyens d’essai > Souffleries anéchoïques du LMFA

Souffleries anéchoïques du LMFA

a) Présentation générale
Deux souffleries anéchoïques sont situées depuis le début des années 1980 au Centre Acoustique du Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique, à l’Ecole centrale de Lyon. Elles résultent de l’association de souffleries à veine ouverte et d’une chambre sourde de grande dimension (Figure 1). Le plan de l’ensemble est donné en figure 2.

PNG - 1.2 Mo
Figure 1 : Vue d’ensemble de la grande chambre sourde LMFA (ECL & UMR CNRS 5509) - Traitement des parois avec des panneaux de laine de verre de 3 densités différentes.

La soufflerie anéchoïque supersonique est alimentée en continu (débit d’air 1kg/s) par un compresseur centrifuge de puissance 350kW refroidi par un aérotherme à air et à eau. En sortie de compresseur, l’air passe par un sécheur, puis par un caisson chauffant (72kW) insonorisé et régulé, et éventuellement par un ensemble de filtres à particules. Cette installation est essentiellement utilisée pour des études de jets dans le domaine haut subsonique ou supersonique, issus de tuyères dont le diamètre est classiquement compris entre 20 et 60 mm. Le nombre de Mach de l’écoulement peut atteindre Ma = 1.55 pour une tuyère convergente de diamètre de 38 mm.
La soufflerie anéchoïque subsonique est alimentée en continu (débit d’air maximum 15kg/s) par un ventilateur centrifuge de puissance 350 kW (une modification de l’installation est en cours, et permettra à partir de janvier 2017 d’atteindre une puissance de 800kW et un débit d’air maximum de 20 kg/s). Le circuit d’air est ensuite équipé de baffles acoustiques, de grillages et d’étages de nid d’abeille pour homogénéiser la turbulence. La conduite a, dans sa partie terminale, une section carrée de 560 mm de côté, dans laquelle le niveau de turbulence n’excède pas 0,5%. Différents convergents, de forme et dimension variées, peuvent être implantés en sortie de la conduite, selon les besoins liés à la configuration étudiée. La longueur maximale de la veine d’essai est de 8m. La vitesse de l’écoulement correspond à Ma = 0.3 (Ma = 0.5 après modification) pour une section de sortie de 300 mm x 400 mm, et à Ma = 0.4 (Ma=0.8 après modification) pour une section circulaire de 200 mm.
Ces deux souffleries à veine ouverte sont traitées acoustiquement pour rendre silencieux les systèmes de génération d’air vis-à-vis des mesures. Elles débouchent dans une chambre d’essais anéchoique, un plénum de 720 m3 (salle rectangulaire de dimension 8mx9mx10m) traité acoustiquement pour reproduire des conditions de champ libre à partir de 100 Hz environ (cf. figure 2). Avec les moteurs des souffleries à pleine puissance, le niveau de bruit résiduel dans la chambre sourde reste inférieur à 25 dBA, ce qui est très inférieur aux niveaux sonores des sources aéroacoustiques mesurées.

PNG - 155.1 ko
Figure 2 : Plan d’ensemble des souffleries anéchoïques
et de la chambre sourde du LMFA (ECL & UMR CNRS 5509)

b) Exemples d’application
Les études menées dans les souffleries du Centre Acoustique portent sur des études fondamentales liées à l’aéronautique (bruit de jets subsoniques et supersoniques, voir la figure 3, de soufflante, de cellule, de dispositifs hypersustentateurs, de train d’atterrissage), sur des études d’éléments ou des maquettes de véhicules terrestres (figure 4), ou encore sur des développements métrologiques en aéroacoustique (méthodes optiques, capteurs innovants de pression pariétale, méthodes et antennes de localisation de sources).
Les souffleries peuvent être couplées, de telle sorte que l’on puisse exploiter le flux associé à la soufflerie supersonique en tant que flux primaire d’un jet coaxial dont le jet secondaire est obtenu par utilisation de la soufflerie subsonique (figure 3). Ce type de montage permet notamment l’étude de l’effet du vol sur les caractéristiques acoustiques de jets supersoniques.

PNG - 337.5 ko
Figure 3 : Aéroacoustique des jets coaxiaux
(A) Alimentation du flux primaire par la soufflerie supersonique
(B) Alimentation du flux secondaire par la soufflerie subsonique
PNG - 240.1 ko
Figure 4 : Aérodynamique et aéroacoustique d’une maquette de véhicule terrestre (localisation de sources de bruit par antenne de microphones).

Les souffleries sont équipées de divers dispositifs de mesure, pour caractériser
-  le bruit en champ proche et en champ lointain, grâce à un ensemble d’antennes disposées dans la chambre anéchoïque (système d’antennerie acoustique à 117 microphones, antenne de directivité 13 microphones, couplés à un système d’acquisition de données jusqu’à 128 voies)
-  les propriétés de l’écoulement (mesures de pression pariétale stationnaire et instationnaire jusqu’à 128 voies, anémométrie fil chaud (CTA, CVA), LDV 2C ou PIV 3C-2D à haute fréquence d’acquisition).

PNG - 236.7 ko
Etude aéroacoustique d’une grille d’aubes
Les aubes sont maintenues entre deux plaques équipées de brosses pour réduire le bruit de bord de fuite. Elles sont équipées de sondes de pression instationnaire déportées. Les parois latérales, réalisées en tissu transparent acoustiquement, permettent de guider l’écoulement.
PNG - 231.4 ko
Etude aéroacoustique d’une cavité cylindrique
La cavité à profondeur variable est disposée en sortie de soufflerie sur une plaque plane. Elle est équipée de sondes stationnaires et instationnaires. Des mesures LDV 2 composantes peuvent être corrélées à des mesures de rayonnement acoustique.
PNG - 259.4 ko
Etude aéroacoustique d’un profil isolé
Le profil, maintenu entre deux plaques, est équipé de sondes de pression instationnaire déportées. Un dispositif de disque tournant permet de faire varier son incidence. La paroi inférieure est équipée d’un hublot en verre. Des mesures PIV 2 composantes peuvent ainsi être corrélées à des mesures de rayonnement acoustique.
PNG - 212 ko
Etude aéroacoustique d’un jet supersonique
La terminaison centrale est amovible pour pouvoir tester différentes forme de tuyère, différentes épaisseurs de buse, et des dispositifs de réduction de bruit – La tuyère externe sert ici de support d’antenne de microphones disposés azimuthalement.