Identification par problème inverse vibratoire des bas nombres d'onde de pressions pariétales turbulentes

• Main Author: Lecoq, Damien
• Other Authors: Le Mans
• Language: fr
• Published: 2013
• Subjects: Pressions pariétales turbulentes; Problème inverse vibratoire; Identification de bas nombres d'onde; Turbulent wall pressure; Inverse problem of vibration; Low wavenumber identification; 534.5
• Online Access: http://www.theses.fr/2013LEMA1036/document

Ce travail a pour but de proposer une technique de mesure permettant d’identifier les bas nombres d’onde de pressions pariétales dues à des écoulements turbulents à faible nombre de Mach. En effet, les caractéristiques de ces excitations vibroacoustiques dans ces nombres d’onde sont mal connues alors qu’ils peuvent être des sources principales de vibration et de rayonnement acoustique dans des problèmes d’ingénierie qui concernent essentiellement le secteur industriel des transports. Cette méconnaissance vient du fait que la composante acoustique de l’excitation qui est située dans les bas nombre d’onde,a une amplitude très petite devant celle de la composante aérodynamique et que l’énergie d’origine acoustique se trouve noyée dans le bruit de mesure lorsqu’on utilise des capteurs de pression.L’objectif de cette thèse est d’étudier comment la méthode inverse vibratoire de Résolution Inverse (RI) et ses variantes RIFF (Filtrée Fenêtrée) ou RIC (Corrigée)permettent d’identifier ces bas nombres d’onde. L’intérêt d’utiliser de telles méthodes inverses vibratoires est que la structure est utilisée comme capteur. Ainsi, les composantes responsables des vibrations, se situant dans les bas nombres d’onde, peuvent être mieux identifiées ou extraites puisqu’elles sont naturellement filtrées par la dynamique de la structure.Dans un premier temps, la méthode RIFF est testée dans le cas de simulations d’une couche limite turbulente. Les résultats obtenus permettent de comprendre comment cette méthode identifie l’excitation dans les bas nombres d’onde. La méthode peut ainsi paraître particulièrement intéressante, puisqu’elle permet d’extraire une composante très faible, mais fortement responsable des vibrations et du bruit rayonné par la plaque et pratiquement impossible à observer en utilisant des microphones affleurants.Dans un deuxième temps, la mise en oeuvre de ces techniques est étudiée en appliquant la méthode RIC. Cette approche permet de diminuer drastiquement le nombre de capteurs et de rendre la méthode inverse utilisable avec les moyens actuels. La méthode est ainsi testée sur la simulation d’une couche limite turbulente et sur une expérimentation en soufflerie où l’écoulement turbulent est généré par une marche montante. La proposition d’un indicateur permet alors d’identifier si les composantes acoustiques et aérodynamiques sont fortement séparées et si les résultats obtenus par la méthode RIC correspondent uniquement à la composante acoustique ou non. === The aim of this work is to propose a measurement technique for the identification of the low wavenumbers of wall pressures due to turbulent flows with low Mach number. Indeed, the characteristics of these vibroacoustic excitations in these wavenumbers are not well known whereas they can be the principal sources of vibration and acoustic radiation in a lot of engineering problems in the transport industries. This lack of knowledge is due to the low amplitude of the acoustic component of the excitation that is localized in the low wavenumbers and the acoustic energy is below the level of measurement noise when pressure sensors are used.This thesis aims to study how the inverse methods of vibration called the Force AnalysisTechnique (FAT) and its Corrected version CFAT identify these low wavenumbers.The advantage of using these inverse methods of vibration is that the structure is used as a sensor. Thus, the components responsible for the vibrations, and localized in the low wavenumbers, can be identified and extracted as they are naturally filtered by the dynamics of the structure.At first, the FAT method is tested in a simulation of a turbulent boundary layer.The results are used to demonstrate how this method identifies the excitation in the low wavenumbers. The method can appear particularly interesting, since it allows to extract a very small component that is highly responsible for vibration and noise radiated by the plate and that is impossible to measure using flush-mounted sensors like microphones.In a second study, the implementation of these techniques is studied by applying the CFAT method. This approach allows to drastically reduce the number of sensors and make the inverse method usable with existing techniques of measurement. The method is tested on the simulation of a turbulent boundary layer and on an experimentation in a wind tunnel where a turbulent flow is generated by a forward-facing step. A new indicator is introduced and identifies if the acoustic and aerodynamic components arestrongly separated and if the results obtained by the CFAT method correspond only to the acoustic component or not.