Reduction of the broadband noise of centrifugal fans used for HVAC in buildings

Des dentelures au bord d'attaque ou au bord de fuite ont été utilisées avec un certain succès comme méthode de réduction de bruit sur des profils aérodynamiques. Plus récemment, cette technique a aussi été utilisée pour des ventilateurs hélicoïdes. Cette thèse étend l'application des dentelures sur un ventilateur centrifuge á roue libre. Des résultats précédents sur des profils ont servi à concevoir et fabriquer plusieurs prototypes avec dentelures au bord d'attaque ou au bord de fuite des pales.

Des résultats expérimentaux pour les roues avec dentelures au bord  d'attaque montrent à débit donné une chute de pression pour la plupart des points de fonctionnement en comparaison du ventilateur de base sans dentelures, et inversement une augmentation de la pression aux grands débits. Les dentelures entrainent une réduction du bruit aux moyennes fréquences, mais une augmentation du bruit en haute fréquence. Sur le niveau de bruit global, ceci se traduit par une légère augmentation du bruit pour la plupart des géométries et points de fonctionnement. Les dentelures au bord de fuite réduisent le bruit pour la plupart des points de fonctionnement. Cette réduction se produit sur tout le spectre, sans augmentation du bruit à haute fréquence. De plus, on a constaté également la suppression d'un bruit quasi-tonal de très forte amplitude à haute fréquence et petit débit.

Un modèle analytique de prévision du bruit du ventilateur de base, sans dentelures, a aussi été développé. Celui-ci est basé sur le modèle d'Amiet, en prenant en compte les bruits de bord d'attaque et de bord de fuite des pales, mais aussi le bruit de l'extrémité des flasques. Les résultats montrent que le bruit de bord de fuite est dominant par rapport au bruit de bord d'attaque. En outre, les flasques de la roue et le support du ventilateur ne contribuent pas au bruit global du ventilateur. Le modèle analytique arrive à prédire  raisonnablement les résultats expérimentaux, avec une tendance à la sousestimation du bruit. Il y a plusieurs raisons qui pourraient expliquer cela. D'autres sources que le bruit de bord d'attaque et le bruit de bord de fuite peuvent contribuer au bruit du ventilateur. De plus, les modèles analytiques et empiriques utilisés pour obtenir les données d'entrée du modèle acoustique ajoutent une incertitude à la prévision.

Auteur(s)

Dr Ignacio ZURBANO FERNÁNDEZ

Directeur(s) de thèse

Michel ROGER (École centrale de Lyon)  et Alain GUEDEL (CETIAT)

Informations complémentaires

Thèse de doctorat présentée à l'École Centrale de Lyon dans la spécialité : Acoustique

Thèse cofinancée par le CETIAT et l'École centrale de Lyon - 2021 – 184 p.