Calcul aéroacoustique (CAA)
Simulation numérique du bruit aval de soufflante de turboréacteur

1 - Contexte

• 1.1 - Réduction du bruit des avions
  Figure 1 - « Plan de gêne sonore » pour l'aéroport Charles de Gaulle (région parisienne). En couleur, les étendues de l'empreinte sonore au sol (niveaux sonores relatifs en rouge, jaune, vert) – (source : ACNUSA)
• 1.2 - Compréhension, prévision et réduction du bruit des avions
  Figure 2 - Turboréacteur double flux
• 1.3 - Bruit aval de soufflante et simulation numérique
• 1.4 - Bruit aval de soufflante et simulation numérique à l'ONERA

2 - Calcul aéroacoustique (CAA)

• 2.1 - CAA versus CFD
• 2.2 - Méthodes « directes » et « hybrides »
• 2.3 - Formulation et résolution des équations d'Euler en perturbations

3 - Application de la CAA à la prévision/réduction du bruit aval de soufflante

• 3.1 - Simulation numérique du bruit aval de soufflante, pour une tuyère générique en configuration isolée
  Figure 3 - Tuyère générique en configuration isolée ; champ aérodynamique de vitesse axiale moyenne (condition de décollage). Calcul CFD stationnaire, réalisé par Airbus à l'aide du logiciel elsA de l'ONERA Figure 4 - Tuyère générique en configuration isolée ; champs instantanés de pression acoustique obtenus pour le mode (10, 1) en condition de vol (décollage) et pour le mode (0, 3) en condition de vol et de sol. Effets de réfraction par l'écoulement aérodynamique mis en évidence par la déflexion des ondes acoustiques dans les directions latérales de la tuyère (b). Calculs CAA réalisés par l'ONERA à l'aide du logiciel sAbrinA
• 3.2 - Simulation numérique du bruit aval de soufflante, pour une tuyère générique en configuration partiellement installée
  Figure 5 - Concept innovant d'avion à moindre bruit (avec l'aimable autorisation d'Airbus) Figure 6 - Tuyère générique partiellement installée en configuration RFN ; Champ aérodynamique de vitesse axiale moyenne (condition de décollage). Calculs CFD stationnaires réalisés par Airbus et l'ONERA, à l'aide du logiciel elsA de l'ONERA Figure 7 - Tuyère générique partiellement installée en configuration RFN ; champ instantané de pression acoustique obtenu pour le mode (2, 2) en conditions de vol (décollage) et de sol. Effet du masque acoustique dû à l'empennage mis en évidence par l'atténuation des ondes à l'intrados du profil, et leur renforcement à l'extrados. Effets de réfraction par l'écoulement aérodynamique mis en évidence par la déflexion des ondes acoustiques dans les directions latérales de la tuyère (a). Calculs CAA réalisés par l'ONERA à l'aide du logiciel sAbrinA
• 3.3 - Simulation numérique du bruit aval de soufflante, pour une tuyère réaliste en configuration isolée
  Figure 8 - Tuyère de turboréacteur double flux (TRENT900 – Rolls-Royce) (avec l'aimable autorisation de Rolls-Royce) Figure 9 - Géométrie de tuyère réaliste et écoulement stationnaire associé (condition de décollage) Figure 10 - Tuyère réaliste en configuration isolée ; champ instantané de pression acoustique obtenu pour le mode (13, 1) en condition de vol (décollage). Effet de déstructuration modale par la tridimensionnalité de la configuration mis en évidence par les modifications radiale/azimutale des fronts d'ondes se propageant au sein (bas, gauche) et hors (bas, droite) du conduit secondaire. Effets de réfraction par l'écoulement aérodynamique mis en évidence par la déflexion des ondes acoustiques dans les directions latérales de la tuyère (haut, gauche). Calcul CAA réalisé par l'ONERA à l'aide du logiciel sAbrinA.v0 Figure 11 - Tuyère réaliste en configuration isolée ; champ instantané de pression acoustique obtenu pour le mode (26, 1) en condition de vol (décollage). Calcul CAA réalisé par l'ONERA à l'aide du logiciel sAbrinA.v0 Figure 12 - Tuyère réaliste en configuration isolée ; champ instantané de pression acoustique obtenu pour les modes (13, 1) et (26, 1) en condition de sol (milieu au repos). Calculs CAA réalisés par l'ONERA à l'aide du logiciel sAbrinA.v0

4 - Conclusions et perspectives