Thèse Modélisation et Simulation du Bruit de Décrochage Statique et Dynamique d'Un Profil d'Aile H/F

Doctorat_Gouv

Dans le contexte des machines tournantes, l'angle d'attaque d'une section de pale peut varier pendant la rotation lorsque l'écoulement amont est inhomogène. Cela a été démontré par exemple par des chercheurs danois sur une pale d'éolienne à axe horizontal instrumentée, et le même type de phénomènes peut se produire sur des éoliennes à axe vertical ou sur des drones. Lorsque l'angle d'attaque atteint des valeurs suffisamment élevées, la couche limite peut décoller et un phénomène de décrochage peut se produire, ce qui se traduit par une forte modification du spectre du bruit rayonné par le profil.
Durant le projet ANR PIBE (Prévoir l'Impact du Bruit des Eoliennes - 2019-2023), des mesures synchronisées d'écoulement à mi-envergure du profil et de bruit ont été réalisées dans la soufflerie anéchoïque du LMFA (thèse de Lisa Sicard). En conditions statiques, nous avons identifié les structures turbulentes à l'origine du bruit à grand angle d'attaque à l'aide de techniques de détection de tourbillons (critère Gamma2), de corrélation entre les fluctuations de vitesse et la pression acoustique, et d'une décomposition modale de l'écoulement (SPOD). En conditions dynamiques, l'analyse est plus complexe car le spectre de bruit rayonné varie rapidement lorsque l'angle d'attaque change, et dépend de la fréquence d'oscillation du profil. De plus, nous ne disposons pas de mesure selon l'envergure du profil, afin de déterminer la cohérence des structures turbulentes dans cette direction.
L'objectif de cette thèse est d'identifier les structures de l'écoulement à l'origine du bruit de décrochage pour un profil d'aile statique ou en oscillation de tangage, et de proposer une modélisation de ce mécanisme de génération de bruit.
Le programme de travail s'articule autour de 3 axes:
1. Réaliser des simulations des grandes échelles (LES) sur des profils d'aile statiques et en oscillation de tangage afin de caractériser les structures turbulentes de l'écoulement et le rayonnement acoustique associé ;
2. Identifier les structures turbulentes associées au bruit de décrochage à l'aide des bases de données expérimentales et numériques `à disposition ;
3. Modéliser le bruit de décrochage à l'aide de méthodes semi-analytiques (modèle d'Amiet par exemple) ou de solutions intégrales de l'équation de Lighthill.

Dans le contexte des machines tournantes, l'angle d'attaque d'une section de pale peut varier pendant la rotation lorsque l'écoulement amont est inhomogène. Cela a été démontré par exemple par des chercheurs danois sur une pale d'éolienne à axe horizontal instrumentée, et le même type de phénomènes peut se produire sur des éoliennes à axe vertical ou sur des drones. Lorsque l'angle d'attaque atteint des valeurs suffisamment élevées, la couche limite peut décoller et un phénomène de décrochage peut se produire, ce qui se traduit par une forte modification du spectre du bruit rayonné par le profil.

L'objectif de cette thèse est d'identifier les structures de l'écoulement à l'origine du bruit de décrochage pour un profil d'aile statique ou en oscillation de tangage, et de proposer une modélisation de ce mécanisme de génération de bruit.