Lorsqu'une cavité est soumise à un écoulement turbulent, de forts niveaux sonores peuvent être engendrés. Pur évaluer les niveaux de pression acoustique en champ lointain une approche en deux étapes est proposée. Tout d'abord, des simulations numériques de l'écoulement, considéré comme incompressible, sont réalisées à partir des équations de Reynolds complétées par des lois de fermeture élémentaires (k-c, sgs Smagorinsky). En outre, des visualisations et des mesures de pression fluctuante pariétale sont réalisées en tunnel hydraulique ; ces mesures ne sont pas suffisamment exhaustives pour conduire à une validation totale des modèles numériques dont on a pu cependant repérer certaines lacunes, En conséquence, on a plutôt cherché à combiner les résultats issus de ces modèles et les données expérimentales pour constituer des données d'entrée cohérentes du modèle acoustique correspondant à la deuxième étape. Ensuite, un modèle acoustique simple, fondé sur l'analogie de Lighthill, permet le calcul de la fréquence et de l'amplitude de pression acoustique en champ lointain. Pour tester ce modèle, on s'appuie par ailleurs sur des mesures acoustiques en champ lointain réalisées dans une soufflerie anéchoïque. Le modèle acoustique fournit un ordre de grandeur très satisfaisant des niveaux de pression acoustique mesurés. Enfin, un développement annexe de ce travail a consisté à raffiner la typologie des écoulements dans les cavités lorsque le rapport géométrique L/H augmente. On distingue alors trois configurations d'écoulement. Pour une cavité carrée, l'écoulement est quasi-2D. Pour un rapport géométrique de l'ordre de 1,5, l'écoulement fortement 3D se caractérise par une ondulation transverse de la zone de recirculation principale. Enfin, pour des rapports géométriques supérieurs à 2, la zone de recirculation se concentre sur la partie aval de la cavité ; l'écoulement est alors 2D.

Large-Eddy Simulations of Turbulence is a reference for LES, direct numerical simulation and Reynolds-averaged Navier-Stokes simulation.

Mon travail de thèse est consacré au calcul direct du bruit d'origine aérodynamique à partir des équations de Navier-Stokes. Cette méthode consiste à déterminer simultanément le champ aérodynami¬que et les ondes acoustiques qui possèdent des caractéristiques physiques très différentes, sans faire intervenir de modélisation acoustique. Elle nécessite donc l'utilisation de techniques numériques qui prennent en compte les particularités des fluctuations acoustiques. L'alternative à cette démarche consiste en effet à utiliser une méthode hybride, s'appuyant sur un calcul en deux étapes. La première étape détermine un champ turbulent de vitesse, alors que la seconde utilise un modèle de sources acoustiques combiné avec un opérateur de propagation pour obtenir le rayonnement acoustique. Le premier chapitre présente le code aéroacoustique ALESIA et les développements nouveaux pour l'étendre aux situations en présence de parois physiques. On a notamment développé une formulation des conditions aux limites de paroi. Ce problème est illustré par des cas-tests acoustiques et visqueux. Le deuxième chapitre synthétise l'état des connaissances théoriques et expérimentales concernant l'écoulement au dessus d'une cavité et notamment le rayonnement sonore associé. On s'attache plus particulièrement à la boucle de rétroaction aérodynamique pouvant générer les oscillations autoen-tretenues observées. Le calcul direct du bruit de cavité par simulation numérique directe (DNS) des équations de Navier-Stokes est mis en oeuvre pour plusieurs configurations bidimensionnelles dans le troisième chapitre. Une première simulation laminaire à bas Reynolds permet de reproduire le cou¬plage pression-vorticité responsable d'un rayonnement intense. L'étude de l'influence de l'épaisseur de la couche limite incidente met en évidence un nouveau régime d'écoulement, peut-être les limites d'une approche 2-D. Une deuxième simulation reproduit à l'échelle 1, par DNS, une configuration étudiée expérimentalement par Karamcheti(1955), où une couche limite laminaire à Mach 0.7 affleure une cavité rectangulaire bidimensionnelle. Parmi les théories aéroacoustiques disponibles, le quatrième chapitre analyse les possibilités offertes par les méthodes intégrales, afin de déterminer leur pertinence et leur complémentarité avec les cal¬culs directs. Une revue exhaustive des formulations et des applications existantes permet d'ordonner les nombreux développements réalisés dans ce domaine et de déterminer leur champ d'application respectif. Le dernier chapitre discute la résolution numérique de ces formulations. Trois formula¬tions intégrales, l'analogie de Ffowcs Williams et Hawkings, la méthode d'extrapolation de Kirchhoff et la méthode d'extrapolation basée sur l'équation de Ffowcs Williams et Hawkings sont mises en oeuvre pour plusieurs configurations. L'application à la cavité non compacte de Karamcheti permet d'appréhender les possibilités offertes en terme de gain numérique et d'analyse des sources de bruit.

Les sources de bruit d'origine aérodynamique sont multiples pour un avion. A l'atterrissage, la source prépondérante est le bruit dû à l'écoulement autour de la voilure, du fuselage et du train d'atterrissage. Sous l'impulsion d'Airbus, le projet AEROCAV (Aéroacoustique des cavités) s'intéresse au bruit généré par des cavités cylindriques qui se situent sous les ailes des avions pour évacuer un éventuel surplus de carburant. Elles émettent un rayonnement acoustique intense et très marqué en fréquence. Afin d'étudier les mécanismes de génération sonore, des simulations numériques du rayonnement acoustique dû à l'écoulement affleurant une cavité cylindrique sont réalisées par calcul direct du bruit. Ce type de simulation requiert des algorithmes numériques de haute précision afin de résoudre la turbulence fine échelle et le rayonnement acoustique associé de faible amplitude. Afin de gérer la géométrie complexe, une technique de recouvrement de maillages a été développée. Le point principal est le choix d'une interpolation compatible avec ces schémas de haute précision pour la communication entre les différentes grilles. Un travail spécifique est réalisé sur les méthodes de génération d'une condition d'entrée turbulente afin de reproduire de façon réaliste les conditions de la soufflerie. Deux Simulations des Grandes Échelles sont réalisées pour une cavité de diamètre et profondeur de 100 mm et une vitesse amont de 70 m/s, l'un avec la nouvelle condition d'entrée turbulente et l'autre sans. Ils permettent de reproduire les principales caractéristiques de l'écoulement et du champ acoustique mesurées durant la campagne expérimentale du projet AEROCAV.

This book is a collection of extended papers based on presentations given during the SIMHYDRO 2014 conference, held in Sophia Antipolis in June 2014. It focuses on the modeling and simulation of fast hydraulic transients, on 3D modeling, and on uncertainties and multiphase flows. The book explores both the limitations and performance of current models and presents the latest developments based on new numerical schemes, high-performance computing, multiphysics and multiscale methods, and better interaction with field or scale model data. It addresses the interests of practitioners, stakeholders, researchers and engineers active in this field.

This book gathers the proceedings of a symposium on Dynamics of satellites which took place in Prague in May 1969 during the twelfth COSPAR meeting. This symposium was sponsored by the International Astronomical Union, the International Association of Geodesy, the International Union of Theoretical and Applied Mechanics and COSPAR (Committee on Space Research). The organizing committee was composed of Dr. KOVALEVSKY chair man, Dr. Yu. V. BATRAKOV representing IAU, Dr. A. H. COOK for lAG, Dr. D. KING-HELE for COSPAR, Prof. M. Roy for IUTAM and Dr. ROSENBERG. I wish to take advantage of the opportunity to thank, on behalf of all the participants, the organizing committee members, Prof. BUCHAR, Dr. RAJSK:I and Dr. SEHNAL, for the kindness and efficiency of their welcome. The interpreters who translated with virtuosity during the whole symposium also deserve our gratitude. I am grateful also for the care and skill with which Springer-Verlag has printed this volume.