Étude de la propagation acoustique en milieu complexe par des réseaux de neurones profonds

Prédire la propagation du bruit aéroacoustique est une tâche difficile en présence d'écoulements moyens complexes et d'effets d'installation géométriques. La conception des futurs systèmes de propulsion silencieux appelle au développement d'outils capables d'effectuer de nombreuses évaluations avec une faible erreur et un faible coût de calcul. Traditionnellement, des modèles analytiques ou des approches numériques hybrides ont été utilisés à cette fin. Cependant, ces méthodes sont généralement contraintes par des hypothèses simplificatrices qui ne sont pas facilement assouplies. Ainsi, l'objectif principal de cette thèse est de développer et de valider de nouvelles méthodes pour la prédiction rapide et précise de la propagation aéroacoustique dans des écoulements moyens et des géométries complexes. Pour cela, des réseaux de neurones profonds à convolution, entraînés sur des données, et agissant comme prédicteurs spatio-temporel sont considérés. Ces modèles par substitution sont entraînés sur des données de haute fidélité, générées par des solveurs numériques aérocoustiques directs. De telles bases de données sont capables de modéliser des phénomènes d'écoulement, ainsi que des paramètres géométriques complexes. Le réseau de neurones est conçu pour remplacer le solveur haute fidélité à un coût de calcul beaucoup plus faible une fois la phase d'entraînement terminée, tout en prédisant la propagation acoustique dans le domaine temporel avec une précision suffisante. Trois cas de test, de complexité croissante, sont utilisés pour tester l'approche, où le substitut appris est comparé à des solutions analytiques et numériques. Le premier cas correspond à la propagation acoustique bidimensionnelle dans des domaines fermés, où des sources impulsionnelles Gaussiennes sont considérées. Ceci permet de comprendre le comportement fondamental des réseaux de neurones à convolution étudiés. Deuxièmement, l'approche est étendue afin de prendre en compte une variété de conditions aux limites, notamment des conditions aus limites non réfléchissants et des obstacles réfléchissants de géométrie arbitraire, modélisant la réflexion et la diffusion des ondes acoustiques sur ces obstacles. Cela permet de prédire la propagation acoustique dans des configurations plus proches des problématiques industrielles. Enfin, les effets des écoulements moyens complexes sont étudiés à travers une base de données d'ondes acoustiques qui se propagent à l'intérieur d'écoulements cisaillés. Ces a