Stage M2 – Modélisation aéroacoustique d’un rotor à pales souples en flottement

Mots clés : Interaction Fluide-Structures, Aéroacoustique, Modélisation numérique, CFD

Sujet
Les pales de rotors souples sont le siège de nombreux phénomènes couplant l’aérodynamique et la dynamique des structures. Pour certains points de fonctionnement (vitesses d’avancement des voilures, perturbations aérologiques), ces phénomènes peuvent faire entrer en coalescence les modes de flexion et de torsion liés à la structure des pales et conduire à une instabilité de type flottement. Des mouvements de grandes amplitudes apparaissent alors, pouvant mener à la destruction des pales sous certaines conditions. Avant même d’arriver à ce cas extrême, les rotors voient leurs performances aérodynamiques dégradées et leurs niveaux acoustiques augmentés, nuisant ainsi à la psychoacoustique (perception du bruit par l’être humain) et à la furtivité des drones.
Il est donc essentiel de comprendre, prédire et contrôler ces phénomènes. Pour ce faire, il est nécessaire de développer des outils numériques fiables, validés par des campagnes expérimentales, afin de simuler différentes géométries ou développer des solutions de contrôle du flottement (ex : systèmes d’amortissement, actionneurs piézo-électriques), et/ou d’absorption acoustique.

L’objectif du stage est donc de mettre en place les premiers outils numériques couplant les modèles IFS et de propagation acoustique, afin de mieux comprendre le lien entre le phénomène de flottement des pales de rotor et les niveaux acoustiques qui en résultent.
Pour ce faire, des simulations IFS en URANS 2D avec maillages mobiles seront réalisées dans un premier temps pour simuler le phénomène de flottement d’un profil 2D type profil d’aile ou plaque plane. Les répartitions de pression ainsi calculées sur les pales serviront d’entrée pour le module de propagation acoustique FWH développé dans notre département.
Dans un second temps, une modélisation bas-ordre sera réalisée en combinant Theodorsen (pour connaître les efforts aérodynamiques) avec une modélisation utilisant des dipôles acoustiques (pour modéliser les sources acoustiques).