L’analyse acoustique CFD (Computational Fluid Dynamics) est une méthode de simulation permettant d’examiner le comportement des ondes acoustiques et la propagation du son dans les milieux fluides (air, eau, etc.). Cette analyse est particulièrement utilisée dans les applications d’ingénierie pour comprendre comment le son se propage, l’impact des sources sonores et les effets des fluides sur le son.

Approches de base utilisées dans l’analyse CFD acoustique

Simulation directe (DS)

  • Le mouvement des fluides et les ondes acoustiques sont calculés à l’aide des équations exactes de Navier-Stokes.
  • Il donne des résultats extrêmement précis, mais est généralement utilisé dans des problèmes à petite échelle en raison de son coût de calcul élevé.

Approche d’écoulement discret et d’acoustique (Hybrid CFD/CAA – Computational Aeroacoustics)

  • Tout d’abord, l’analyse du flux est effectuée avec CFD et les données de flux résultantes sont utilisées pour la simulation acoustique.
  • La propagation du son est calculée à l’aide de modèles tels que l’équation des ondes acoustiques de Lighthill et l’équation de Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H).
  • Il est préféré dans les systèmes géométriques complexes et à grande échelle.

Équations d’Euler linéarisées (LEE – Équations d’Euler linéarisées)

  • La propagation du son est calculée en tenant compte du mouvement du fluide.
  • Il est utilisé pour comprendre la propagation des ondes sonores et non la source du bruit.

Où l’analyse CFD acoustique est-elle utilisée ?

Industrie automobile

  • Optimisation du moteur, des systèmes d’échappement et de l’isolation phonique intérieure
  • Analyse du bruit induit par les turbulences
  • Etudes d’optimisation sur le silence des véhicules électriques

Aérospatial

  • Analyse du bruit des moteurs à réaction
  • Effets acoustiques des turbulences des ailes
  • Propagation du son à l’intérieur de la cabine de l’avion

Acoustique du bâtiment

  • Analyse sonore des systèmes de ventilation
  • Acoustique intérieure et optimisation du temps de réverbération
  • Isolation phonique et contrôle du bruit

Appareils électroniques

  • Analyse des niveaux sonores des systèmes de refroidissement par ventilateur
  • Conception de haut-parleurs et de microphones

Logiciel utilisé dans l’analyse CFD acoustique

  • ANSYS Fluent – Fréquemment utilisé pour la dynamique des fluides et l’analyse acoustique.
  • COMSOL Multiphysics – Un outil puissant qui combine l’analyse acoustique et l’analyse des flux.
  • OpenFOAM – Open source et comprend des modèles acoustiques personnalisables.
  • SIEMENS Simcenter STAR-CCM+ – Effectue une analyse de flux et audio de manière intégrée.

Comment effectuer une analyse CFD acoustique ? (Pas à pas)

Géométrie et création de maillage

  • Une modélisation 3D de la région à analyser est créée.
  • La structure du maillage est déterminée à la résolution appropriée pour le CFD.

Détermination des conditions aux limites

  • La source sonore, la vitesse d’écoulement, les modèles de turbulence et l’état des murs sont identifiés.

Simulation de dynamique des fluides (opération CFD)

  • Les turbulences et les changements de pression de l’écoulement sont examinés.
  • Les données obtenues à partir des calculs CFD sont préparées pour l’analyse acoustique.

Analyse acoustique

  • La propagation du son est calculée en résolvant des équations acoustiques.
  • Les niveaux de bruit et les longueurs d’onde sonores sont analysés.
  • Évaluation des résultats et optimisation

Les données résultantes sont interprétées et des modifications de conception sont recommandées pour réduire le bruit.

Conclusion

L’analyse CFD acoustique est un outil puissant pour le contrôle et l’optimisation du bruit dans le domaine de l’ingénierie. Grâce à des techniques de simulation avancées, il devient possible d’identifier les sources sonores, d’analyser leur propagation et de réduire le bruit. Il joue un rôle essentiel notamment dans les domaines de l’acoustique de l’automobile, de l’aviation et des bâtiments.

En tant qu’Intaç Engineering, nous avons réalisé avec succès de nombreux projets d’analyse CFD.