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Calculs couplés fluide-structure - Méthodes en vibroacoustique de structures immergéesArticle de référence | Réf : BM5204 v1
Auteur(s) : Jean-François SIGRIST
Date de publication : 10 janv. 2019
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Fonctions et composants mécaniques (204 articles en ce moment)
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Cet article a proposé une première approche de méthodes de calcul de la réponse vibratoire d’une structure immergée et excitée par un champ de pression fluctuant généré par une couche limite turbulente. Il permet une introduction aux problématiques de calcul en mettant en évidence les principaux outils conceptuels à disposition des ingénieurs :
s’agissant de la caractérisation de l’excitation, disposer d’un champ fluctuant dans le temps et dans l’espace nécessite des données issues de mesures ou de calculs d’écoulement. Si les outils de calcul en mécanique des fluides sont de nos jours de plus en plus répandus dans l’industrie, la caractérisation directe de l’excitation par calcul reste encore réservée à des cas particuliers. Les calculs ou mesures de couche limite turbulente dans des configurations simples permettent de caractériser l’excitation au moyen de spectres en espace-fréquence ou en nombre d’onde-fréquence, issus de modèles empiriques. Une méthode de calcul de spectre fondé sur l’exploitation de calculs RANS est détaillée dans le dossier ; elle constitue une alternative intéressante aux modèles empiriques et permet de traiter un plus grand nombre de configurations ;
s’agissant de la réponse en fréquence, les formulations théoriques de deux méthodes de calcul ont été rappelées (méthode spatiale et méthode en onde plane). Toutes deux se fondent sur une discrétisation de la surface en contact avec le fluide. Elles permettent de rendre compte des fluctuations en espace et en temps du chargement. Elles utilisent les fonctions de réponse impulsionnelle ou les fonctions de transfert de la structure excitée ; ces dernières peuvent être calculées numériquement par une méthode appropriée à la gamme de fréquence concernée.
Des applications sont présentées dans le cas de plaques planes : documentées dans la littérature scientifique, elles peuvent servir de première marche à une démarche de calcul industrielle.
Remerciements
L’auteur remercie Adrien Clément, Marion Courtiade (Berton) et Myriam Slama dont les recherches et travaux de doctorat ont largement inspiré cet article et contribué à sa rédaction.
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FONCTIONS ET COMPOSANTS MÉCANIQUES
(1) - AXISA (F.) - Modélisation des systèmes mécaniques. - Vol. 3 : interactions fluide/structure Hemès (2001).
(2) - BERTON (M.) - Modélisation de la réponse vibro-acoustique d’une structure excite par une couche limite turbulente en presence de gradient de pression statique. - Thèse de Doctorat, École Centrale de Lyon (2014).
(3) - CLEMENT (A.) - Étude hydroacoustique de la réponse d’une structure à une excitation de couche limite turbulente. - Thèse de Doctorat, École Nationale Supérieure des Arts et Métiers (2015).
(4) - DAVID (A.) - Étude des vibrations des réseaux de transport de gaz dans l'industrie de l'aluminium. - Thèse de Doctorat, Université Technologique de Compiègne (2016).
(5) - GROSSET (O.) - Identification de la pression pariétale turbulente par problème inverse vibratoire dans les domaines aéronautique et naval. - Thèse de Doctorat,...
ABAQUS
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Code_Aster
Code_Saturne
Actran
http://www.mscsoftware.com/fr/product/actran-acoustics
PERMAS
http://www.intes.de/kategorie_permas/einfuehrun
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