Intégration de la relaxation dans les équations de Navier-Stokes pour la propagation sonore
Abstract
On présente dans cette étude une résolution directe de la propagation sonore par simulation temporelle des équations de la mécanique des fluides, à l'image de ce qui a été récemment développé en aéroacoustique. L'algorithme numérique repose sur des schémas aux différences finies peu dispersifs et peu diffusifs. La propagation des infrasons sur de grandes distances dans l'atmosphère, typiquement de l'ordre de 1000 km, nécessite par ailleurs de prendre en compte la relaxation de vibration des molécules, qui n'est pas modélisée dans les équations de Navier-Stokes classiques. Le modèle d'atmosphère de Sutherland & Bass (2004) a été implémenté, et on est alors amené à résoudre, le cas échéant, une équation supplémentaire de relaxation pour les espèces retenues du modèle. Les simulations 2-D reportées dans ce travail reproduisent en partie une expérience bien documentée de propagation atmosphérique réalisée au Nouveau Mexique (USA). Ces simulations permettent de mettre en évidence l'influence relative de l'absorption classique, de la relaxation hors équilibre et également des effects non linéaires. La signature acoustique est également discutée, et comparée aux données expérimentales disponibles ainsi qu'à d'autres approches numériques.
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