Réduction de sons auto-entretenus par effet Coanda sur des jets auxilliaires
Institution:
La RochelleDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The present study deals with the reduction of the self-sustained tones (the whistling) produced by a low Mach number air flow crossing two rigid baffles in tandem inside a duct. These tones have a single well defined frequency matching the longitudinal acoustic resonance of the pipe and have a high amplitude. Typically, their sound pressure level attains 130 to 140 dB (re 20 mPa) when the ratio between the baffle spacing and the diameter of their aperture belongs to the range [0. 4; 3] and the Reynolds number varies between 104 and 105.
Abstract FR:
Cette étude porte sur la réduction des sons auto-entretenus (les sifflements) produits par un écoulement d'air à faible nombre de Mach traversant deux diaphragmes rigides placés en tandem dans un tuyau. Ces sons ont la particularité d'être calés en fréquence sur les résonances acoustiques longitudinales du tube et d'avoir une amplitude très élevée. Typiquement, pour un rapportL/D de distance entre les diaphragmes au diamètre de leur orifice central compris entre 0,4 et 3, le niveau acoustique atteint 130 à 140 dB (re 20 mPa) lorsque le nombre de Reynolds caractéristique varie entre 104 et 105. Afin de réduire ces sons, quatre fentes radiales divergentes sont ménagées sur le diaphragme amont. Les jets secondaires, qui en sortent, ont pour rôle de désorganiser les anneaux tourbillonnaires du jet principal avant qu'ils n'atteignent le diaphragme aval, où ils transforment une partie de leur énergie cinétique en énergie sonore. En variant la vitesse de l'écoulement ou la distance séparant les diaphragmes, Coiret (1999) a montré que le champ acoustique peut bifurquer vers une branche réductrice des sons auto-entretenus jusqu'à 30 dB. Un effet d'hystérésis maintient cette réduction sur une large plage de nombres de Reynolds. A partir d'une exploration du champ de vitesse par anémométrie à fil chaud, nous montrons qu'un effet Coanda se produit sur les jets auxiliaires issus des fentes provoquant leur déflexion vers l'un des deux bords biseautés de la fente. A la suite de ce changement de trajectoire, les jets auxiliaires perturbent davantage les anneaux tourbillonnaires. Ces derniers passent également plus près del'axe du tuyau au niveau des lèvres du diaphragme aval en raison d'une contraction de l'écoulement. Il en résulte une baisse de la production acoustique. Cependant, la réorganisation de l'écoulement a l'inconvénient d'augmenter d'environ 25% la perte de charge créée par les diaphragmes. Une telle méthode passive pourrait avoir des applications industrielles sur les écoulements internes et externes qui sont le siège d'oscillations auto-entretenues.