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Spécial “ CFM 2007 ”
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Acoustique
&
Techniques n° 50
Longueur de l’ouverture de la césure : L = 10 mm.
Extension transversale : w = 2 m.
Longueur de la cavité de césure : 130 mm.
Profondeur de la cavité de césure : 60 mm.
A l’intérieur de la cavité de césures sont générées des
fluctuations de pression dont le niveau est plus élevé à
certaines fréquences (émergences) que celui produit par
l’écoulement de couche limite amont. Les spectres de
pression en amont et dans la cavité de césure sont tracés en
figure 2 dans le cas d’une excitation aéroacoustique à V = 160
km/h. Cette excitation se transmet à l’intérieur du véhicule par
l’intermédiaire des parois et des joints de la cavité de césure
comme expliqué schématiquement en figure 3.
Bibliographie, état de l’art
Les mécanismes d’émission de bruit produit par un écoulement
au-dessus d’une cavité peuvent être classés en deux types :
mécanisme de couplage fort et mécanisme de couplage faible.
Dans la première catégorie, la production de fluctuations de
pression aérodynamiques est couplée avec la production de
fluctuations de pression acoustiques. Dans ce cas, l’émission
acoustique est caractérisée par un spectre de raies à des
fréquences bien définies dont l’expression dépend des
paramètres acoustiques et aérodynamiques. Notamment,
la fréquence est une fonction linéaire de la vitesse de
l’écoulement en amont de la cavité. Le mécanisme générique
du couplage fort est le mécanisme de Rossiter ([1]), du nom
de celui qui a proposé une formule semi-empirique pour
déterminer les fréquences correspondantes. L’explication
qualitative avancée repose sur le fait que lorsque la nappe
de cisaillement qui se développe au-dessus de la cavité se
déstabilise, les petites perturbations qui apparaissent dans
l’écoulement sont amplifiées et donnent naissance à des
tourbillons qui sont ensuite advectés en aval. Au moment où
ceux-ci rencontrent le bord aval de la cavité, ils génèrent une
onde acoustique intense. Une partie de ce champ acoustique
se propage vers l’amont et vient exciter en retour l’écoulement
au bord amont de la cavité, ce qui contribue à la déstabilisation
de la nappe de cisaillement (contre-réaction). Ce mécanisme
est illustré figure 4 (page 16). Lorsque ce mécanisme se
couple avec les modes propres acoustiques de la cavité,
notamment le mode de Helmholtz de la cavité, il se produit
Etude expérimentale du mécanisme d’excitation aéroacoustique des césures automobiles
Fig. 1 : Césure de hayon : géométrie et
dimensions caractéristiques
Fig. 2 : Densité autospectrale de puissance de pression. Mesure au
fond de la césure (trait épais) et sur la paroi en amont (trait fin).
Excitation aéroacoustique en soufflerie à U0 = 160 km/h.
Fig. 3 : Schéma de principe
du mécanisme de
transmission de
l’excitation de césure à
l’intérieur du véhicule