Improving the performance of aeroacoustic measurements beneath a turbulent boundary layer in a wake flow

Experimental measurement and subsequent numerical prediction of the excitation of at plates or car windows beneath a turbulent boundary layer have become important for the development of novel cars and airplanes. A wavenumber spectrum can be used to define the load on a plat caused by the pressure fluctuations on the surface. Wavenumber spectra from measurements are used to validate the numerical predictions of the acoustic and hydrodynamic portions of the pressure fluctuations. When measuring wavenumber spectra, the design of the experiment can have a large in fluence on the outcome. In this paper, the effects of both array design and the application of deconvolution algorithms on the experimental determination of the wavenumber-frequency spectrum are evaluated

Acoustic and turbulent wavenumbers separation in wall pressure array signals using EMD in spatial domain

International audienceEmpirical Mode Decomposition (EMD) is a powerful "timefrequency" tool that is used here in the spatial domain to filter out at each instant, short scale wall pressure fluctuations measured by a linear microphone array beneath a boundary layer. A frequency over streamwise wavenumber representation is used to separate acoustic and turbulent energy: it is obtained by a classical spatial-correlogram which is performed either on original signals or on spatial EMD-filtered signals. It is shown how spatial EMD filtering reduces the spread of the convective energy due to the truncation effects and is tuned to improve the separation of the acoustical energy out of the turbulent energy

Reproduction de champs de pression acoustique aléatoires sur des surfaces planes

Ce travail doctoral porte sur la synthèse expérimentale de champs de pression acoustique aléatoires sur des surfaces planes. L'objectif principal de cette reproduction est de pouvoir tester le comportement vibroacoustique de panneaux plans sous l'action de deux champs de pression aléatoires : le champ acoustique diffus et la couche limite turbulente. Une étude théorique et numérique est tout d'abord présentée, qui aborde la formulation de ce problème de reproduction sur la base de la théorie de l'holographie acoustique plane de champ proche, et qui permet de vérifier que celle-ci permet une résolution de ce problème. L'influence de nombreux paramètres est également étudiée et des points critiques dans la mise en oeuvre expérimentale de l'approche sont identifiés, parmi eux la densité élevée de sources nécessaire pour la reproduction d'une couche limite turbulente. Une première mise en oeuvre expérimentale est détaillée. Trois approches, celle basée sur l'holographie, une seconde sur la synthèse de champs sonores (ou Wave Field Synthesis ) ainsi qu'une troisième basée sur les moindres carrés sont utilisées pour le calcul des amplitudes complexes des sources de reproduction. Le concept d'antenne synthétique, pour lequel un petit élément d'un réseau est déplacé pour créer un réseau de grandes dimensions en post-traitement, sera utilisé pour résoudre une majorité des points critiques dans la mise en oeuvre. Des indicateurs vibroacoustiques fréquentiels tels que le Transmission Loss (TL) sont obtenus pour un panneau d'aluminium simplement supporté, et la comparaison avec des résultats de calculs numériques montrent que ces approches permettent l'estimation de ce TL sous les deux champs aléatoires d'intérêt. La possibilité d'estimer le TL dans le domaine des nombres d'onde est également illustrée. Une seconde mise en oeuvre expérimentale est réalisée sous la forme d'une comparaison entre la méthode décrite ci-dessus et la méthode des chambres couplées, couramment utilisée pour l'estimation du TL. Pour un panneau composite aéronautique représentatif et pour un champ acoustique diffus, les écarts entre les résultats obtenus par les deux méthodes sont jugés acceptables, et permettent une seconde validation. Parallèlement, une autre application a concerné la reproduction d'un champ acoustique diffus sur la surface d'un matériau poreux, afin d'en estimer le coefficient d'absorption sous ce champ excitateur. L'approche théorique de cette estimation est décrite et validée expérimentalement sur une mousse de mélamine, prouvant qu'elle est réalisable sous des champs acoustiques synthétisés et montrant un potentiel pour des mesures in situ. Suite à la conclusion de ce mémoire qui rappelle les résultats importants obtenus dans le cadre de ce travail doctoral, une possibilité de mesure des fluctuations de pression pariétale liées à la couche limite turbulente est finalement présentée en annexe