Étude de l'évolution du vent acoustique non-linéaire par mesures lasers et par simulations numériques directes en guide d'onde stationnaire

Abstract

L'évolution du vent acoustique en guide d’onde stationnaire avec l'augmentation du nombre de Reynolds non-linéaire est étudiée à partir d’études numérique et expérimentale. La vitesse du vent acoustique est mesurée par Vélocimétrie Laser par effet Doppler (LDV) dans un guide d'onde cylindrique contenant de l'air à pression atmosphérique fermé par un haut-parleur à chaque extrémité. Par ailleurs, une simulation numérique du vent acoustique est effectuée à partir de la résolution des équations de Navier-Stokes compressibles moyennées sur une période. L'excitation acoustique est réalisée par secouage de la cavité selon l'axe à fréquence imposée. Les deux études sont menées dans des configurations asymptotiquement semblables. Les résultats montrent que lorsque le nombre de Reynolds augmente, la composante axiale de la vitesse du vent s'écarte de la prédiction théorique du vent lent. La position des maxima de vitesse est déplacée vers les nœuds de vitesse acoustique et l'amplitude de la vitesse selon l'axe central du guide diminue aboutissant à la formation d'une cellule supplémentaire contra-rotative. La principale différence entre les études numérique et expérimentale est la génération d'harmoniques supérieurs du fait de la propagation non-linéaire, plus importante dans les simulations numériques. Une attention particulière est portée à l'étude de l'influence de ces effets sur le vent acoustique