Aeroacoustic assessment of a rectilinear cascade with leading edge serrations: predictions and measurements
Evaluation aéro-acoustique d'une cascade rectiligne avec dentelure du bord d'attaque : prédictions et mesures
Résumé
This study aims at evaluating previously designed leading edge serrations for the turbulence-cascade interaction noise reduction on a rectilinear cascade. Low and high-fidelity methodologies have been investigated and are compared to experimental data issued from a cascade test rig mounted in an anechoic wind tunnel. These methods include mean flow simulations for aerodynamic performance analysis, analytical models well suited to acoustic design, an Euler-based numerical method coupled with an integral method for the far-field acoustic prediction, and finally high-fidelity simulations based on the lattice Boltzmann method to take account for installation effects. The scopes and benefits of each methodology are discussed. Fast design methods and mid-fidelity numerical simulations provide satisfactory trends, but only high-fidelity simulations are able to accurately match acoustic spectra and sound power level reductions measured by microphone antenna.
Cette étude vise à évaluer les dentelures de bord d'attaque précédemment conçues pour réduire le bruit d'interaction turbulence-cascade rectiligne. Plusieurs méthodologies de fidélité faible à élevée ont été étudiées et comparées aux données expérimentales issues d'un banc d'essai de cascade monté dans une soufflerie anéchoïque. Ces méthodes comprennent des simulations de l'écoulement moyen pour l'analyse des performances aérodynamiques, des modèles analytiques bien adaptés à la conception acoustique, une méthode numérique basée sur les équation d'Euler couplée à une méthode intégrale pour la prédiction acoustique en champ lointain, et enfin des simulations haute fidélité fondées sur la méthode de Boltzmann en réseau pour modéliser l'ensemble de l'installation expérimentale. Il est démontré que les méthodes de conception rapide et les simulations numériques de fidélité moyenne peuvent fournir des tendances satisfaisantes, mais que seules les simulations de haute fidélité sont capables de correspondre précisément aux spectres acoustiques et aux réductions réelles de puissance acoustique mesurées par une antenne de microphones en champ lointain.