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Spécial “ Acoustics’08 ” - Part II
39
Acoustique
&
Techniques n° 54-55
vec l’augmentation du trafic aérien et le
rapprochement des aéroports des villes, la réduction
des nuisances sonores causées par les avions devient
une préoccupation majeure des avionneurs. Deux
origines principales peuvent être distinguées : le bruit
d’origine aérodynamique (fuselage, trains d’atterrissage)
particulièrement présent en phase d’approche, et le
bruit des moteurs présent dans les deux phases de
décollage et d’approche. La réduction de ce bruit peut
se faire par deux approches différentes: un traitement à
la source dès la conception ou l’absorption du bruit d’une
manière active ou passive. Les industriels aéronautiques
utilisent des traitements acoustiques absorbants sur
une surface importante de leurs systèmes propulsifs de
façon à réduire les bruits de soufflante, de combustion,
de turbine et de jet. L’optimisation de ces traitements
passe par une meilleure connaissance de la structure du
champ acoustique à réduire d’une part, et par la bonne
connaissance des propriétés du matériau acoustique
utilisé d’autre part. Une partie de ces propriétés est régie
par l’interaction entre le champ acoustique et l’écoulement
principal au niveau du matériau, et c’est cette interaction
qui fait l’objet de la présente étude. Le traitement optimal à
employer est caractérisé par son impédance acoustique,
la conception imposant par ailleurs des contraintes en
termes d’épaisseur maximale et de poids.
La figure 1 représente un réacteur d’avion, dans lequel
des matériaux acoustiques absorbants tapissent la
nacelle. La figure montre aussi la soufflante, importante
source de bruit. Un exemple de matériau est représenté
sur la figure 2. Il s’agit d’un matériau à 2 degrés de liberté,
formé de deux couches de résonateurs acoustiques [1].
Le pic d’absorption acoustique du matériau correspond
à la fréquence de résonance de ces résonateurs. Dans
un réacteur d’avion, le bruit de la soufflante est composé
d’un spectre de raies aux fréquences de passage des
pales, ce qui correspond à quelques kilohertz (auquel
s’ajoute un bruit plus large bande), les résonateurs sont
donc accordés pour atténuer ces raies fréquentielles.
Mise en évidence d’instabilités
hydrodynamiques au-dessus d’un matériau
absorbant acoustique en conduite avec
écoulement
David Marx,
Hélène Bailliet,
Jean-Christophe Valière
Laboratoire d’études aérodynamiques
Université de Poitiers
Bat K
40, avenue du recteur Pineau
86022 Poitiers
E-mail : david.marx@lea.univ-poitiers.fr
Yves Auregan
Laboratoire d’acoustique de l’Université du Maine
Avenue Olivier Messiaen
72085 Le Mans
E-mail : yves.auregan@univ-lemans.fr
Résumé
Des matériaux absorbants acoustiques sont couramment utilisés pour
diminuer la transmission sonore en conduite guidée, en particulier
dans les réacteurs d’avion pour l’atténuation du bruit de soufflante. Si
les caractéristiques acoustiques de ces matériaux sont bien connues
en l’absence d’écoulement, ce n’est pas le cas en présence d’un
écoulement rasant de vitesse élevée. Dans ce cas, la transmission
acoustique tend à augmenter avec la vitesse de l’écoulement, et ce
comportement est dû à une interaction écoulement/acoustique à
proximité du matériau. L’objectif de la présente étude est de mettre
en évidence la possibilité d’une instabilité hydrodynamique au-dessus
d’un matériau présentant une transmission acoustique anormalement
élevée. La mesure de l’écoulement par vélocimétrie laser (Vélocimétrie
par Images de Particules) permet d’associer la présence de structures
tourbillonnaires convectées par l’écoulement à l’augmentation de la
transmission acoustique.
Abstract
Acoustic liners are used in ducted flows as a way to decrease sound
transmission. They are of much use in turbofan engines noise reduction.
Liners behaviour is usually well predicted in the absence of flow but this
is not true anymore in the presence of high speed grazing flows. As a
general trend, sound transmission increases with flow velocity due to an
acoustic/flow interaction in the vicinity of the liner. In this paper, some
evidence of a flow instability accompanying large sound transmission
is provided. Namely, when sound transmission is large, some vortical
structures convected with the mean flow have been detected using
Particle Image Velocimetry (PIV).
A