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Spécial “ CFM 2007 ”
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Acoustique
&
Techniques n° 50
Etude expérimentale du mécanisme d’excitation aéroacoustique des césures automobiles
a consisté à caractériser expérimentalement l’écoulement
(mesures de vitesse et de pression). A partir de ces mesures,
l’aptitude des différents modèles à représenter la physique
étudiée est discutée. Le modèle simplifié retenu est validé par
recomposition de l’excitation dans la cavité de césure.
Moyens de mesure
Le champ de pression a été mesuré à l’aide de capteurs
de pression instationnaire en paroi, en amont de la césure
et à l’intérieur de la cavité de césure. La réponse de la
cavité a été étudiée pour deux types d’excitation : excitation
purement acoustique (en salle réverbérante, figure 8) et
excitation sous écoulement en soufflerie aéroacoustique
(soufflerie S2A de Montigny le Bretonneux) pour des vitesses
allant jusqu’à 160 km/h.
Le champ de vitesse est mesuré au moyen d’une sonde fil
chaud double composante à l’intérieur de la cavité de césure
et à l’extérieur du véhicule, figure 9.
Résultats
Choix du modèle le plus approprié
Dans le cas du mécanisme 1 et du mécanisme 2, la fréquence
évolue linéairement avec la vitesse (
, figures
4 et 5). Or une montée en vitesse montre que la fréquence
dominante (f1) est indépendante de la vitesse, figure 10.
Ainsi, les mécanismes 1 et 2 ne semblent pas adaptés
pour expliquer la physique étudiée. Un second argument
repose sur le fait que lorsque le couplage est fort, il y a un
détachement tourbillonnaire dans la nappe de cisaillement
au-dessus de la césure à des fréquences bien définies. Une
mesure de la vitesse au fil chaud a été réalisée dans cette
zone. L’autospectre de la vitesse, figure 11 montre qu’aucune
fréquence n’émerge. Le spectre obtenu est typique de celui
d’un écoulement turbulent large bande. Ces deux observations
tendent à confirmer que le mécanisme 3 est le plus adapté
pour expliquer ce qui est observé : pas d’évolution de la
fréquence avec la vitesse et spectre de vitesse turbulent
large bande au-dessus de la césure.
Afin de déterminer la nature de l’excitation dans la cavité
de césure, des mesures de pression ont été réalisée avec
un microphone ¼ pouce placé directement dans la cavité
de césure, figure 12. Le microphone est aligné selon l’axe
transversal du véhicule. Ce moyen de mesure est intrusif.
Fig. 8 : Excitation sous champ diffus acoustique
en chambre réverbérante
Fig. 10 : Evolution de la fréquence en fonction de la vitesse de
l’écoulement externe (transformée de Fourier glissante)
Fig. 9 : Sonde fil chaud montée sur un bras de
déplacement, en aval de la césure de hayon
Fig. 11 : Densité autospectrale de puissance de vitesse. Mesure au-dessus
de l’ouverture de la césure au moyen d’une sonde fil chaud
2D. Composante axiale (u
1’
) et transversale (u
2’
) de la vitesse.
Excitation aéroacoustique en soufflerie à U
0
= 160 km/h. Position
de la sonde : z = 0 mm (noir), 100mm (rouge), 150 mm (vert)