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Spécial “ Acoustics’08 ” - Part II
33
Acoustique
&
Techniques n° 54-55
es constructeurs automobiles ont fait d’importants
efforts depuis de nombreuses années pour réduire les
nuisances sonores dans les véhicules. La réduction du
niveau de bruit global dans l’habitacle a ainsi fait émerger,
plus récemment, certaines sources «secondaires» comme
les bruits parasites de carrosserie ou, ce qui nous intéresse
directement ici, le bruit du système de ventilation. Renault
a ainsi investi de façon importante ces dernières années
pour mieux comprendre les mécanismes de ce bruit et
pour améliorer la performance de ces systèmes.
Dans le système de ventilation d’un véhicule, la source
de bruit dominante reste le ventilateur. Néanmoins, la
performance acoustique de cet élément augmentant,
des sources secondaires commencent à émerger. C’est
le cas des conduits et des aérateurs dans lesquels se
développent des écoulements turbulents pouvant être
responsables de bruit aéroacoustique. Par conséquent,
si on veut réaliser une bonne conception acoustique du
système de ventilation, il devient nécessaire de prendre
en compte chacun des sous-systèmes qui le compose et
notamment les conduits et les aérateurs.
Les aérateurs sont des éléments géométriquement assez
compliqués qui nécessitent divers mécanismes (molette,
grilles d’orientation) leur permettant de réaliser leur
fonction qui est d’orienter l’écoulement, au débit souhaité,
vers les occupants du véhicule. Ces mécanismes, et
leur couplage, sont les principaux responsables du
bruit d’origine aéroacoustique qui est généré. On peut
caractériser de façon expérimentale ces aérateurs et
obtenir un niveau global de bruit émis. Toutefois, il est
plus difficile d’arriver à analyser plus précisément l’origine
du bruit, même avec des moyens de mesure complexes.
Par ailleurs, le processus de conception étant de plus en
plus basé sur la simulation numérique, la mise au point
Simulation aéroacoustique des aérateurs
de ventilation automobile
Jean-Luc Adam, Denis Ricot,
Flavien Dubief
Renault SAS
1 avenue du golf
78288 Guyancourt,
E-mail : jean-luc.adam@renault.com
Christine Guy
Ligeron
Les Algorithmes Bâtiment Euclide
91194 Saint Aubin
Résumé
Cette étude aborde la simulation numérique du comportement aéroacoustique
des aérateurs de ventilation automobile. Les simulations ont été réalisées avec le
logiciel de mécanique des fluides instationnaire PowerFLOW basé sur une méthode
numérique particulière appelée «Boltzmann sur réseau». La faible dissipation de ce
schéma numérique original permet, en effet, de simuler directement les sources
aéroacoustiques générées par les fluctuations turbulentes de l’écoulement et de les
propager dans le même calcul. Les simulations réalisées sur des aérateurs sont donc
présentées et comparées à des résultats expérimentaux obtenus dans le cadre d’un
plan d’expériences. Ce dernier est basé sur une géométrie d’aérateur simplifié dont
on fait varier certains paramètres caractéristiques (nombre et profondeur des ailettes,
écartement des rangs d’ailettes …) pour obtenir 18 configurations différentes. Toutes
les géométries ont été simulées avec PowerFLOW et mesurées sur un banc d’essais
conçu à la Direction de la Recherche de Renault. Cette diversité de cas testés a
permis d’avoir une idée précise de la capacité de PowerFLOW à simuler correctement
la génération de sources aéroacoustiques et leur propagation.
Abstract
In this work we have numerically studied aeroacoustics of automotive ventilation
outlets. Simulations are performed with PowerFLOW CFD software based on Lattice
Boltzmann method (LBM). Low dissipative LBM scheme lets to compute aeroacoustic
sources generated by turbulence fluctuations and to propagate them in the same
simulation. In the first step we validate the ability of LBM for propagating acoustic
waves in ducts and radiating them at open end terminations. In the second step,
aeroacoustic simulations on automotive vents will be presented and compared
with experimental data obtained from a DoE (Design of Experiment). The DoE is
based on an idealized outlet with varying parameters (number and length of grid
blades, grid spacing ...) which gives 18 distinct geometrical configurations. All these
configurations have been simulated with PowerFLOW and measured with a new
test facility (built in the Renault Research Department). The large number of tested
geometries give a clear idea of the capability of PowerFLOW to correctly simulate the
generation and propagation of aeroacoustic sources for a complex geometry. Results
will be presented and discussed.
L