Numerical investigation of tonal noise control of low-speed fans with flow obstruction

Abstract

Résumé : La réduction du bruit tonal des ventilateurs basse vitesse est un défi très important pour l’industrie. Lorsqu’il émerge du bruit large bande, ce rayonnement est la source de gênes auprès de la population, que ce soit pour de petits ventilateurs d’ordinateurs ou de gros ventilateur miniers. Afin de contrôler le bruit tonal, de nombreuses techniques ont été développées au fil de ces dernières décennies. Une méthode alliant simplicité et efficacité se démarque néanmoins : le contrôle par obstruction de l’écoulement. Malgré les études menées jusqu’alors, les mécanismes aéroacoustiques de réduction du bruit associés à cette méthode restent mal compris. Pour répondre à cette problématique, ce projet de Doctorat s’intéresse à l’étude de l’intéraction entre l’obstruction et le ventilateur au moyen de simulations aéro-acoustiques. De plus, une méthodologie numérique de design de l’obstruction est proposée afin de réduire les coûts associés aux multiples test expérimentaux.

Abstract : Tonal noise radiated by low-speed fans is a prime challenge for many industries. When this component emerges from the broadband noise, the acoustic radiation is particularly harsh for the human ear, whether it comes from a small computer cooling fan or from a large mine ventilation fan. Several methods have been developed over the last decades to control tonal noise. Nevertheless, one simple and efficient technique stands out: the adaptive passive control with flow obstruction. Despite all the research conducted on this method, the aeroacoustic mechanisms responsible for the noise reduction are not fully understood. Therefore, the present thesis aims at investing the obstruction-fan interaction using aeroacoustic simulations. Moreover, a numerical design methodology is proposed to reduce the cost induced by extensive experimental tests.