Réduction passive du bruit d’un profil de type pale par ajout de matériaux poreux sur le bord de fuite

Abstract

La réduction de bruit des profils de type pale est un enjeu pour les industriels d’une im- portance qui ne cesse de croître année après année. En effet d’une part un ventilateur bruyant peut être synonyme de perte de rendement, mais la pollution sonore est surtout un problème pour les personnes qui sont à proximité. De plus, les normes acoustiques sont de plus en plus sévères, ce qui oblige les industriels à travailler sur le développement de réductions de bruit novatrices. Pour les machines tournantes basses vitesses, le bruit propre de la pale est fortement présent, notamment celui généré par les tourbillons au niveau des bords d’attaque et de fuite. Cette maîtrise s’inscrit dans la suite d’un projet FQRNT qui se focalise sur la réduction passive de bruit à l’aide de matériaux poreux sur les machines tournantes basses vitesses. Afin de répondre à ces objectifs, une maquette de type plaque plane et un profil de type CD (controlled diffusion) sont utilisés. Des mesures aérodynamiques et acoustiques ont été effectuées sur les deux modèles. Sur le profil, des dents-de-scie ainsi que des matériaux poreux ont été implantés au niveau du bord de fuite. Des mesures de coefficient de pression et de PIV furent exécutées pour voir les effets des modifications sur la couche limite. Des mesures de directivité et en champ lointain ont permis d’étudier le champ acoustique. Avec la plaque, plusieurs configurations de maté- riaux poreux et de profondeurs de cavités peuvent être testées grâce à la géométrie de la plaque qui permet de placer différents inserts au niveau du bord de fuite. Les inserts pré- sentent des cavités de différentes hauteurs. Ces derniers, couplés avec des matériaux aux caractéristiques différentes en matière de porosité, permettent de couvrir un important nombre de cas. Des mesures acoustiques en champ lointain, de directivité et de PIV nous ont permis d’étudier et de caractériser le flux dans la couche limite et le sillage, qui a des propriétés différentes de celles du profil.

Abstract: The pale type profile noise reduction is an increasing challenge for industrials. Indeed a noisy fan can be synonymous of a bad efficiency, but the noise pollution is moslty a problem for people who are exposed. Moreover, the acoustic norms becoming stricter, this forces industrials to work on the developpment of innovative noise reduction techniques. For the low speed rotating machines,the predominant noise is the self-noise of the pale, in particular the one generated by theleading and trailing edge vortices. This master’s thesis is part of the third segment of a FQRNT project which focuses on passive noise reduction thanks to porous materials on low speed rotative machine. In order to fullfill this objectives, a mock-up of a controlled-diffusion airfoil and a flat-plate model are used. Both aerodynamic and acoustic measurements have been done on both of the models. With the sawtooth profile and liner type porous materials have been implemented at the trailing edge. Pressure coefficient and PIV measurements were made to see the effect on the boundary layer. On the other hand, directivity and far field measurements have been made in order to quantify the effects on the acoustic field. Thanks to the flat-plate model, several combinations of inserts and meshes can be tested. The inserts have cavities with different heights. Those, coupled with meshes which have differents properties, allow to cover a large number of cases. Far field acoustic measurements, directivity and PIV were made too, in order to characterize the flow in the wake and the boundary layer, and to compare with the CD profile, which has different aerodynamic and acoustic properties.