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

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


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Aéroacoustique des machines tournantes

Aéroacoustique des machines tournantes

Responsable : Michel Roger

Les architectures modernes en propulsion aéronautique ou certaines unités de ventilation sont conçues avec des stators irréguliers qui correspondent à des signatures acoustiques particulières. L’installation des turbomachines engendre aussi des distorsions angulaires responsables d’une émission sonore. Le résultat est une augmentation du bruit par rapport aux systèmes idéaux. La modélisation numérique de tous ces aspects, que l’on peut qualifier d’hétérogénéités par opposition à la périodicité parfaite des étages rotorstator et qui nécessitent des calculs tridimensionnels complets, est envisagée, notamment dans le cadre de la chaire ADOPSYS (avec l’intégration du titulaire de la chaire). Son coût et le défi qu’elle représente justifient aussi qu’une extension des méthodes analytiques soit envisagée en parallèle. D’autres aspects fondamentaux liés aux effets d’extrémité des pales de machines tournantes, déjà abordés dans le quadriennal précédent, seront repris dans le quinquennal, qu’il s’agisse des tourbillons d’extrémité des rotors libres (hélices contrarotatives) ou des écoulements de jeux en machines carénées. La même approche que pour les hétérogénéités sera suivie. Du point de vue théorique, des approches analytiques efficaces pour la simulation du bruit des étages rotor-stator sur la base de techniques de raccordement modal sont également en cours de développement (par exemple dans le cadre du projet Européen IDEALVENT).
La mise en place des nouveaux moyens d’essai que constituent le banc ECL-B3 de l’EquipEx PHARE et le banc LP3 offre une opportunité sans précédent de fournir aux modèles prédictifs des bases de données expérimentales, à des fins de validation. Elle sera l’occasion de renforcer une synergie avec le Groupe Turbomachine du Laboratoire, en particulier par le biais du GTT Aéroacoustique de PHARE dont Michel Roger est le responsable. Par ailleurs le Groupe Acoustique s’est investi dans la qualification acoustique de cette installation, qui va mobiliser une partie de son personnel (préconisation de l’instrumentation, réalisation et/ou suivi des mesures instationnaires…). Le banc LP3, support d’une collaboration avec le LVA de l’INSA Lyon et la société MicrodB sur les techniques de localisation et de séparation de sources par méthodes inverses en machines tournantes, à partir d’antennes microphoniques (projet SEMAFOR soutenu par la FRAE), sera aussi utilisé pour des études fondamentales sur les instabilités de fonctionnement des turbomachines (décollement tournant et pompage). La caractérisation acoustique des régimes instables et son utilisation pour leur détection est un autre objectif du thème.

Les principales collaborations en cours ou en développement (hors LMFA) sont :
• CeLyA et en particulier LVA et LTDS (vibroacoustique et excitations aérodynamique, Fédération de Recherche Metavibro)
• LabTau (vers les applications médicales) dans le cadre de CeLyA
• IJLRDA et CEA-DASE (infrasons, avec le projet de LRC LETMA )
• Université d’Etat de Moscou, Penn State University (propagation non-linéaire)
• Université de Sherbrooke (en liaison avec le titulaire de la chaire Adopsys S. Moreau, accord CeLyA/Université de Lyon en cours)

Membres : Marc Jacob, Stéphane Moreau (titulaire de la chaire Adopsys), Michel Roger.

Mots clés : propulsion, ventilation et éolien, hétérogénéités de conception, effets d’installation.