Une approche nouvelle de la modélisation mathématique et numérique en aéroacoustique par les équations de Goldstein et applications en aéronautique

Type d'évènement :
Soutenance
Nom de l'évènement :
Thèse de Antoine Bensalah
Débute le :
6 juillet 2018
Lieu :
ENSTA salle 2.2.34 à 14h30
Équipe responsable :
POEMS
Titre :
Une approche nouvelle de la modélisation mathématique et numérique en aéroacoustique par les équations de Goldstein et applications en aéronautique
Détail :
Notre problématique est celle du calcul de l'onde acoustique rayonnée par un turbo-réacteur à l'extérieur d'un avion en déplacement. Il s'agit d'aéroacoustique, c'est-à-dire que l'on étudie la propagation de la perturbation acoustique d'un fluide en écoulement, dit porteur, que nous supposerons connu et pré-calculé en pratique (problème de nature hydrodynamique). Nous nous intéressons un système d'équations équivalentes à celles d'Euler linéarisées appelé modèle de Goldstein-Visser. Ce modèle peut être vu comme une perturbation de l'équation d'Helmholtz convectée, bien connue d'un point de vue théorique et numérique, à laquelle il se ramène lorsque l'écoulement porteur est potentiel. Cette perturbation est caractérisée par l'ajout d'une inconnue supplémentaire, dite hydrodynamique, vérifiant une équation de type transport. Cette inconnue permet de prendre en compte le couplage acoustique-hydrodynamique, présent dès que l'écoulement porteur est rotationnel. L'inconnue hydrodynamique n'est présente que dans les zones rotationnelles de l'écoulement. Ces zones sont en général restreintes, limitées autour du réacteur de l'avion. C'est pourquoi le modèle potentiel est souvent utilisé, en supposant que l'erreur commise est faible. En particulier, Airbus possède déjà des moyens de calcul pour la résolution de l'équation d'Helmholtz convectée. Le but de cette thèse est la résolution numérique intégrée dans le code Actipole d'Airbus Group Innovations du modèle de Goldstein-Visser en régime harmonique afin de prendre en compte la partie rotationnelle de l'écoulement jusque là négligée. Le surcoût numérique devrait être raisonnable car l'inconnue supplémentaire ne vie que dans une partie limitée du domaine de calcul. L'équation de transport n'introduit donc qu'un nombre modéré de degrés de liberté au problème. Le modèle de Goldstein-Visser n'ayant pas à notre connaissance été étudié dans le cadre de l'aéroacoustique, il convient d'en analyser les principales propriétés mathématiques afin d'établir une stratégie de résolution numérique efficace. Nous souhaiterions également trouver un moyen de prendre en compte les incertitudes liées à la donnée que constitue l'écoulement porteur. En effet, en pratique, l'écoulement porteur est calculé par un code de CFD (computationnal fluid dynamic) et est donc entaché d'erreurs dues à cette résolution numérique. Il est intéressant et important lorsque l'on étudie un modèle permettant de traiter des cas d'écoulements plus réalistes (rotationnels), de connaître l'influence de l'erreur que l'on fait sur cette donnée du problème.