Modélisation du bruit des jets turbulents libres et subsoniques à température ambiante

W. Béchara; P. Lafon; S. M. Candel

doi:doi:10.1051/jp3:1993155

Numéro		J. Phys. III France Volume 3, Numéro 3, March 1993


Page(s)		653 - 674
DOI		https://doi.org/10.1051/jp3:1993155

DOI: 10.1051/jp3:1993155
J. Phys. III France 3 (1993) 653-674

Modélisation du bruit des jets turbulents libres et subsoniques à température ambiante

W. Béchara¹, P. Lafon¹ and S. M. Candel²

¹ Dépt. Acoustique et Mécanique Vibratoire (AMV), Direction des Etudes et Recherches (DER) d'Electricité de France (EDF), 1 av. du Général-de-Gaulle, 92141 Clamart Cedex, France
² Ecole Centrale Paris (ECP), 92295 Châtenay-Malabry Cedex, France

(Reçu le 14 avril 1992, révisé le 16 décembre 1992, accepté le 18 décembre 1992)

Abstract
Based on the theoretical model of Goldstein for a round free jet, we establish analytical expressions ( $G_{\rm a}$ model) for the noise radiation from a turbulent jet, depending on the local statistical properties of the flow. These characteristics are calculated by solving the Reynolds average Navier-Stokes equations with a numerical code based on a $K - \varepsilon$ turbulence closure model. A comparison between the numerical results and the experimental data for a simple jet and two coaxial jets shows that this model correctly predicts the evolution of the acoustic radiation. The $G_{\rm a}$ model developed in the case of axisymmetric turbulence superimposed over a mean flow is found to be more suitable than the Ribner model associated to an isotropic turbulence. A comparison between differents models issued from Lighthill theory, shows that the $G_{\rm a}$ model yields the best directivity of the acoustic intensity at high jet exit velocities.

Résumé
À partir du modèle théorique proposé initialement par Goldstein pour un jet libre turbulent circulaire, on établit des expressions analytiques (modèle $G_{\rm a}$ ) permettant le calcul du bruit émis à partir des grandeurs statistiques locales du jet turbulent. Ces grandeurs sont estimées par résolution des équations de Navier-Stokes moyennées à l'aide d'un code numérique de turbulence utilisant un modèle de fermeture de type $K - \varepsilon$ . La comparaison entre les résultats numériques obtenus et les données expérimentales, pour un jet simple et deux jets coaxiaux, montre que ce modèle estime correctement l'évolution des grandeurs acoustiques étudiées. Les calculs indiquent que le modèle $G_{\rm a}$ développé pour une turbulence axisymétrique convectée par un écoulement moyen est mieux adapté que celui de Ribner associé à une turbulence isotrope. De plus, une comparaison entre différents modèles basés sur la théorie de Lighthill indique que le modèle $G_{\rm a}$ donne la meilleure directivité de l'intensité acoustique aux vitesses d'éjection élevées.