Thèse Étude Numérique des Effets d'Un Écoulement Secondaire sur les Compososantes Acoustiques Tonales de Screech Généré par des Jets Supersoniques H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Ecole Centrale de Lyon École doctorale : MEGA - Mécanique, Énergétique, Génie Civil, Acoustique Laboratoire de recherche : LMFA - Laboratoire de Mécanique des Fluides et Acoustique Direction de la thèse : Christophe BOGEY ORCID 000000033243747X Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-28T23:59:59 Les effets d'un écoulement secondaire (coflow) sur les composantes de bruit générées par des jets turbulents ont été étudiés expérimentalement [1,2]. Pour les jets supersoniques, le coflow peut supprimer le rayonnement des ondes de Mach en rendant les mouvements turbulents subsoniques. Dans les jets supersoniques contenant des chocs, il affecte significativement les composantes tonales du bruit de screech - des phénomènes résonants dus à des boucles de rétroaction aéroacoustique - en réduisant leur amplitude [2], en induisant un changement de mode ou en décalant les fréquences.

Ces effets proviennent des modifications des composants des boucles de rétroaction : les ondes d'instabilité/structures cohérentes se propageant vers l'aval, les structures de cellules de choc, les ondes acoustiques se propageant vers l'amont (issues des interactions ondes/chocs) et la réceptivité au niveau de la lèvre de la tuyère. Le coflow étire le développement axial des cellules de choc, modifiant l'espacement et l'intensité des chocs, ainsi que le taux d'étalement du jet et les niveaux de turbulence. Il peut également perturber les boucles de rétroaction en déviant ou en amortissant les ondes acoustiques se propageant vers l'amont, entraînant une réduction ou une suppression du screech.

Des travaux récents montrent que les ondes se propageant vers l'amont et fermant les boucles de screech sont des ondes guidées dans le jet (GJW), confinées dans le coeur du jet [3]. Les GJW se propagent vers l'amont ou l'aval comme des ondes neutres, avec des relations de dispersion spécifiques, et jouent un rôle clé dans les phénomènes de résonance des jets avec chocs ou en interaction avec une paroi [4].

L'objectif de cette thèse est de documenter et d'expliquer les effets du coflow sur le bruit de screech des jets supersoniques en combinant des simulations aux grandes échelles (LES) et une modélisation des GJW (analyse de stabilité linéaire et propagation sonore). Les LES haute fidélité simuleront des jets de la littérature [6-9] en résolvant les équations de Navier-Stokes compressibles instationnaires avec des schémas d'ordre élevé sur des maillages cylindriques (~500 millions de points) pour capturer les champs aérodynamiques et acoustiques. Cette méthode a été validée à l'LMFA pour des jets subsoniques/supersoniques, libres [6], avec screech [7] et impactant une paroi [8-9] (publications : acoustique.ec-lyon.fr/publication\_uk.php).

Objectifs :
- Reproduire les champs turbulents/acoustiques des jets supersoniques (avec ou sans screech, avec ou sans coflow).
- Décrire l'impact du coflow sur les champs d'écoulement et acoustiques, en se concentrant sur les éléments clés des boucles de rétroaction (ex. : GJW).
- Caractériser les GJW dans les jets avec coflow (comme dans [10]) et comparer leurs propriétés avec l'analyse de stabilité linéaire [11] et les simulations de propagation sonore.
- Expliquer les mécanismes d'atténuation du screech avec le coflow et les phénomènes résonants dans les jets à haute vitesse.
Cette thèse porte sur l'étude des phénomènes de génération de bruit dans les écoulements rapides, tels que ceux rencontrés dans le domaine aéronautique. L'objectif est de reproduire ces phénomènes, et de les comprendre par des analyses avancées.

L'étudiant(e) devra posséder de solides compétences en mécanique des fluides (turbulence, instabilités) et en méthodes de simulation numérique. Des connaissances en acoustique/aéroacoustique, ainsi qu'en programmation HPC (High-Performance Computing), seront un atout.