Analyse de boucles de rétroaction aéroacoustiques au sein de jets supersoniques issues de simulations aux grandes échelles (LES) par méthodes analytiques et de stabilité locale/bi- globales

Les jets supersoniques idéalement détendus impactant une plaque plane sont généralement caractérisés par d’important rayonnements acoustiques se produisant à des fréquences propres. Ces fréquences tonales caractéristiques sont généralement reliées à une boucle de rétroaction aéroacoustique qui s’instaure entre des structures turbulentes se développant dans les couches de mélange du jet et des ondes acoustiques générées au niveau de la plaque plane et remontant jusqu’à la buse dû à l’impact de ces structures turbulentes.

Des observations montrent que la partie acoustique de la boucle de rétroaction aéroacoustique peut être reliée à des modes propres de la couche de mélange du jet qui se propagent en amont et ont une vitesse de phase proche de la limite sonique et sont excités par les ondes acoustiques générées au niveau de la plaque. Afin de mieux comprendre ce mécanisme, différentes approches analytique/numériques peuvent être misent en œuvre. En particulier, trois méthodes sont considérées dans le cadre de ce projet :
– un modèle de couche de mélange développé par Tam qui consiste à résoudre les équations d’Euler linéarisées dans le jet et en dehors du jet pour une perturbation harmonique et à ajouter une condition de raccord au niveau de la couche de mélange afin d’avoir accès aux modes correspondants
– une analyse de stabilité linéaire locale dans laquelle l’écoulement moyen issu de la LES est utilisé dans les équations de Navier- Stokes linéarisées en supposant une perturbation acoustique harmonique.
– Une analyse de stabilité bi-globale

Ces approches seront comparées avec la forme des perturbations obtenues dans la LES [2] afin de valider la pertinence de ces méthodes et d’avoir une meilleure compréhension des phénomènes physiques, en particulier la partie acoustique remontante de la boucle de rétroaction aéroacoustique.