MASTER FiSE/MFE: Aéroacoustique X. Gloerfelt Moyens d’essais en aéroacoustique
Etat des lieux expérimental très peu de moyens d’essais pour l’aéroacoustique En France 2 deux grands équipements semi-anéchoïques à usage spécifique: soufflerie GIE S2A à Saint-Cyr-l’Ecole (Yvelines) de dimension industrielle et destinée à l’aéroacoustique des véhicules terrestres banc Martel à Poitiers, construit spécifiquement pour étudier l’environnement aéroacoustique des lanceurs 2 souffleries silencieuses associées à une chambre anéchoïque soufflerie anéchoïque du LMFA à l’Ecole Centrale de Lyon (chambre de 1088 m3 ; vitesses 50 m/s; veine 0.25 m2 ; 350 kW) soufflerie anéchoïque CEPRA19 de l’ONERA (Saclay) (chambre ¼ de sphère de rayon 11 m ; vitesses 130 m/s; veine 12.6 m2 ; 7MW) A l’étranger soufflerie NTF (Noise Test Facility) de Qinetiq (Royaume Uni) souffleries de la NASA aux Etats-Unis
Soufflerie anéchoïque CEPRA 19 (ONERA) Dispositifs anti-turbulence : 1 filtre nid d ’abeille et 4 grillages Échelle mobile pour maintenance Abri du mécanisme d ’entraînement du microphone mobile Revêtement acoustique : 7000 dièdres en laine de roche ou en mousse polyuréthane Silencieux d ’admission : 2 rangées de 25 baffles remplis de laine de roche. Préserve la chambre anéchoïque de toute pollution sonore extérieure Convergent 2 m (Vmax : 130 m/s) ou3 m (Vmax : 60 m/s) Microphone mobile : permet de placer un microphone en n ’importe quel point de la chambre anéchoïque Bâtiment d ’exploitation : atelier, salle de mesure, bureaux Collecteur Silencieux intermédiaire : 2 rangées de 25 baffles remplis de laine de roche. Préserve la chambre anéchoïque du bruit du ventilateur Ventilateur centrifuge double admission. Drotor : 3,80 m nmax = 680 t/mn, débit max = 500 kg/s Diffuseur traité acoustiquement Carneau d ’échappement ventilateur Chambre anéchoïque : sphère coupée par une base et une paroi verticale Rinterne = 11 m au béton axe jet à 3.85 m de la base et à 3,80 m de la paroi. Maquette Moteur asynchrone P : 7 MW, n : 1492 t/mn U : 15 kV triphasé NOTA : L ’installation d ’essai de maquette de tuyère n ’est pas représentée ici Variateur de vitesse : coupleur hydraulique
CEPRA19: Performances et techniques de mesure Chambre anéchoïque ¼ de sphère Ø=11 m Anéchoïque de 200 Hz à 80 kHz Veine libre convergent de 2 m: Vmax=130 m/s (M=0.27) convergent de 3 m: Vmax= 60 m/s (M=0.18) Puissance: 7MWatts Mesures acoustiques 25 microphones ¼” en champ lointain localisation par antennerie Mesures aérodynamiques sonde à 5 trous mesures optiques PIV, LDV Bruit de jet : Silence® WP1.3 BPR6 nozzle
Soufflerie NTF (Noise Test Facility) (Qinetiq) Chambre anéchoïque de 24x14x14 m Veine jusqu’à Ø 2.5m
Souffleries du Centre Acoustique du LMFA à l’ECL 2 souffleries silencieuses associées à la chambre anéchoïque (10 x 8 x 8 m3) subsonique (0 - 160 m/s, 15 kg/s, 350 kW) supersonique (M < 1.7 , 1 kg/s, 450 kW)
Exemples d’applications
Soufflerie semi-anéchoïque S2A pour l’automobile à St Cyr-l’Ecole (Renault – PSA – CNAM)
Techniques de mesures ACOUSTIQUE: microphones et antennerie AERODYNAMIQUE: Fils chauds, sondes, pitots, micros pariétaux, 2 techniques complémentaires non intrusives: PIV (Particle Image Velocimetry) (champs instantané et moyen dans un plan) LDV (Laser Doppler Velocimetry) (caractérisques instationnaires de la turbulence du sillage en un point)
Essai profil 2D : projet de montage d’essai (vue de dessus) Table d’instrumentation : - course X : 4160 mm - course Y : 1600 mm - course Z : 1100 mm - charge utile : 450 kg (Contrôle-commande à rénover) Équipements et investissements spécifiques au projet Poutre support pour équipement PIV (équipement à créer) Plateau table X-Z (position extrême amont) Convergent 3 m VENT Cône potentiel 2000 Course Y : 2000 Corps de reprise profil (équipement à créer) Zone de mélange Profil NACA 0012 C = 500 mm 2b = 1800 mm Course X : 2000
Essai profil 2D : projet de montage d’essai (vue de droite sens pilote) Corps de reprise profil (équipement à créer) Équipements et investissements spécifiques au projet Convergent 3 m Profil NACA 0012 C=500 mm 2b = 1800 mm 720 2000 laser VENT 200 Support AMCI - course X : 2000 mm - course Y : 2000 mm Camera PIV Poutre support pour équipement PIV (équipement à créer) 3850 Table d’instrumentation : - course X : 4160 mm - course Y : 1600 mm - course Z : 1100 mm - charge utile : 450 kg (Contrôle-commande à rénover) Dièdres en mousse polyuréthane Plateau table X-Z Table X- Z 4610 x 2400 capacité : 5000 kg
Essai profil 2D : projet de montage d’essai (vue de l ’aval) Corps de reprise profil (équipement à créer) Zone de mélange au droit du profil Profil NACA 0012 corde : 500 envergure : 1800 Poutre support pour équipement PIV (équipement à créer) Cône potentiel au droit du profil On a ici représenté une configuration PIV 2 fois deux composantes. laser Équipements et investissements spécifiques au projet 1000 Chariot Z Table d’instrumentation : - course X : 4160 mm - course Y : 1600 mm - course Z : 1100 mm - charge utile : 450 kg (Contrôle-commande à rénover) Camera PIV Camera PIV Chariot Y Chariot X Plateau table X-Z
Développement de mesures optiques pour CEPRA 19 Vélocimétrie laser LDV Vélocimétrie par image de particules PIV http://www.onera.fr/cours/mesures-aerodynamique/14-velocimetrie-laser-franges.html
Développement de mesures optiques pour CEPRA 19 Programme de recherche « Bruit Aérodynamique Avion » ONERA - ENSAM Développement métrologique Simulation numérique ENSAM/SINUMEF Matériels PIV Matériels LDV & Ensemencement LDV PIV Simulation (code sAbrinA) ONERA Campagnes de mesures Industrielles Calibration systèmes de mesures Campagnes de mesures NACA0012 Essais bruit de jet Analyse des données et confrontation expérience/simulation Essais bruit de profil hypersustenté Essais bruit de configurations aile/moteur Essais bruit de train d’atterrissage
Prévision du bruit aérodynamique des avions Banc de mesures optiques LDV pour CEPRA 19 Chambre anéchoïque – vue de l’aval – Aéroacoustique sur bruit de profil Vélocimètre ONERA/DAFE - partie réception - Vélocimètre ONERA/DAFE - 2 composantes - domaine d ’exploration XYZ : 600 x 600 x 600 mm - partie émission - Profil Convergent CEPRA 19 1000 1000 Deux bâtis support pour vélocimètre. Motorisation X pour prépositionnement sur 2800 mm (équipement à créer)