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Spécial “ Acoustics’08 ” - Part II
Acoustique
&
Techniques n° 54-55
Simulation aéroacoustique des aérateurs de ventilation automobile
Renault. Il faut souligner ici que ce banc a été réalisé
par les personnes (les auteurs de cet article) qui ont
effectué les simulations numériques. Réaliser la mesure
expérimentale permet, et nécessite, d’avoir une meilleure
compréhension de la physique du problème.
Le banc d’essai
Il s’agit d’un banc de mesure classique pour l’acoustique
en conduit. L’écoulement est généré par un ventilateur.
Il est ensuite rendu «silencieux» en passant à travers un
caisson traité acoustiquement. En sortie de ce caisson, on
fixe un conduit à l’extrémité duquel est monté l’aérateur.
Des salles couplées permettent d’isoler d’un côté (Figure
7) le ventilateur et le caisson qui sont sources de bruit, et
de l’autre côté (Figure 8) l’aérateur à étudier. Dans cette
configuration, on peut alors mesurer dans de bonnes
conditions le rayonnement acoustique de l’aérateur.
Le plan d’expériences
L’objectif du plan d’expériences était d’identifier les
principaux paramètres géométriques responsables
de l’émission aéroacoustique et de la perte de charge
de l’aérateur. Sept paramètres de conception ont été
sélectionnés (nombre et largeur des ailettes de grilles,
écartement …), chaque paramètre pouvant prendre 3
valeurs différentes. Un plan orthogonal de Taguchi à 18
essais (Figure 9) a été mis en œuvre. Il a permis d’obtenir
l’influence linéaire de chaque «facteur» (les paramètres de
conception) sur les «réponses» (le niveau de bruit et la
perte de charge).
On notera que pour assurer une parfaite correspondance
des géométries entre mesure expérimentale et simulation
numérique, les pièces physiques ont été obtenues par
frittage de poudre à partir des géométries numériques
dessinées sous CATIA (Figure 9).
Dans cet article, on ne présente que quelques
comparaisons calcul/mesure pour les configurations
géométriques les plus représentatives. Ces exemples sont
suffisants pour donner un bon aperçu des capacités de la
LBM à traiter des problèmes complexes d’aéroacoustique.
L’analyse statistique complète des plans expérimentaux et
numériques a, bien entendu, été réalisée, mais elle n’est
pas exposée ici.
Résultats aéroacoustiques numériques
Ce paragraphe présente une brève synthèse des résultats
obtenus. On présente successivement le bruit d’origine
aéroacoustique mesuré en amont (dans le conduit) et en
aval (dans la salle calme).
Il est important de souligner que les courbes expérimentales
et numériques montrées ici sont des densités spectrales
de puissance. Il s’agit donc de spectres en bandes fines et
non pas de spectres en tiers d’octave. Les spectres des
simulations numériques présentent une résolution assez
faible car les signaux numériques, pour des raisons de
temps de calcul, sont de durée beaucoup plus courte que
celle des signaux mesurés.
Fig. 7 : Le ventilateur et le caisson absorbant fournissant
l’écoulement silencieux sont isolés dans une salle séparée
Blower and expansion chamber generating the
quiet flow isolated in a separated room
Fig. 9 : Les 18 configurations géométriques du plan d’expériences
18 geometrical configurations for the DoE
Fig. 8 : L’aérateur est placé dans une salle traitée acoustiquement
Duct termination with automotive outlet connected to
the blower but placed in an acoustically treated room