| note
| - This study deals with acoustic sources of broadband noise in a linear cascade, aiming at a better understanding of the noise emission in a turbofan engine. The fan, placed at the beginning of turbojet, is nowadays one of the main sources. Noise sources are essentially investigated on a specific experimental set-up, using a model linear cascade made of seven blades, placed at the exit flow of an open anechoïc wind tunnel. Far field acoustic measurements, velocity measurements around the cascade and wall pressure measurements on the blades allow to relate the noise to the unsteady aerodynamics, and so to understand noise mechanisms. The linear cascade is a privileged way of inferring very complicated mechanisms in quite a clear context, avoiding extra noise sources. The objective is not to reproduce the exact flow in a fan, so we neither study the effects of rotation, neither tridimensional flow effects. The goal is to find a transfer function between the wall pressure and the far field. This transfer function must be the same one in a real fan, if the mechanisms are identical. Sources of broadband noise arise either from interaction with upstream turbulence or from blade self-noise associated with turbulent boundary layers convected past the trailing edge. The main goal is to quantify the relative contributions of both sources, and to assess the effect of various parameters. The Reynolds number based on the blade chord is about 106 and the Mach number up to 0.3, for a blade chord equal to 10cm. For self-noise and turbulence interaction noise, the blade loading effect on noise was studied, by varying the angle of attack. For both of them, the directivity is globally a dipole, with preferred aft-radiation. No blade-to-blade correlation was observed. Besides, self-noise intensity scales with the power 5.5 to 6 of the flow velocity and turbulence-interaction noise (turbulence rate equal to 5%) scales with the power 5 to 5.5 of the flow velocity. Apart from the experimental study, an analytical model is validated owing to the measure¬ments. This model is based on a formulation of noise radiated by isolated blade, according to acoustic analogy. The theoretical model, based on Amiet's formulation, shows good agreement with the measurements, for the directivity and the power law of variation with velocity.
- La présente étude porte sur une analyse expérimentale du bruit à large bande rayonné par une grille d'aubes. Elle est justifiée par le besoin de mieux comprendre l'émission sonore des soufflantes de turboréacteurs. Les soufflantes, rotors de grand diamètre placés à l'avant des turboréacteurs à double flux, sont en effet à l'heure actuelle une des sources prédominantes. L'objectif est de caractériser les différents mécanismes d'émission sonore, au moyen de mesures à la fois aérodynamiques et acoustiques (fils chauds, vélocimétrie laser, capteurs de pression en paroi). La grille d'aubes est alors un moyen privilégié d'accéder aux sources de bruit associées directement aux aubes, en excluant les sources extérieures. Il ne s'agit pas ici de reproduire l'écoulement exact dans les soufflantes. Ainsi, nous n'examinons ni les effets de rotation, ni les effets d'écoulements tridimensionnels. Nous cherchons une fonction de transfert entre la pression pariétale (pression fluctuante mesurée sur les parois des aubes) et le champ lointain. Cette fonction de transfert doit être la même pour le bruit d'une soufflante réelle, tant que les mécanismes mis en jeu restent les mêmes. Deux mécanismes d'émission sonore ont été comparés, à savoir le bruit propre, bruit pro¬duit sous écoulement amont laminaire, et le bruit dit d'interaction instationnaire, produit sous écoulement turbulent. Pour ces deux mécanismes, l'influence de différents paramètres a été analysée. A la vitesse maximale, le nombre de Mach vaut 0,3, le nombre de Reynolds vaut 106 pour une corde de 10 cm. L'effet de la charge a été simulé par l'intermédiaire de l'angle d'attaque, en changeant l'angle d'alignement des aubes, l'angle de calage ne jouant que peu de rôle. Pour les deux mécanismes étudiés, la directivité du bruit est globalement dipolaire, avec deux lobes légèrement inclinés vers l'aval des aubes. Aucun phénomène relatif à une corrélation d'aube à aube n'a été observé. La puissance acoustique évolue en fonction de la puissance n de la vitesse, avec 5 < n < 5,5 pour le bruit d'interaction instationnaire (taux de turbulence de 5%), et avec 5,5 < n < 6 pour le bruit propre. Parallèlement, les mesures ont permis de valider un modèle analytique, sur la base d'une formulation du problème du bruit d'un profil isolé, conformément à l'analogie acoustique. Ce modèle théorique, fondé sur les travaux d'Amiet, restitue les résultats expérimentaux, à la fois pour la directivité et pour les lois d'évolution en fonction de la vitesse.
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