Flows over rectangular cavities exhibit various steady and unsteady phenomena, and are of concern in several engineering areas. When the incident flow is turbulent, high acoustic radiations are emitted. To evaluate the acoustic power radiated in the far field, a two-steps procedure is developped.<br /> First, the unsteady, incompressible, high Reynolds number flow past a cavity is numerically investigated. The hydrodynamical 3D models which are used are based on standard Reynolds-averaged Navier-Stokes equations closed by some simple turbulence closure models. On another side, experiments are performed in a large water tunnel for different lenght to depth ratios ; flow visualization and fluctuating surface pressure measurements are made to chek numerical results which reveal some deficiencies. Morover, the extent of both numerical and experimental results combined to produce consistent input data for the ensuing acoustic model.<br /> Secondly, a simple model, based on the Lighthill's acoustic analogy, incorporates the later data, to predict the amplitude and the frequencies of the far field noise. Measurements of the far field sound pressure level in a wind tunnel are also made at subsonic speed. A good agreement between the computed acoustic power in the far field and experimental data is shown.<br /> As an interesting by-product of the hydrodynamical study consists in a refined classification of flow structures in the cavity when lenght-to-depth ratio increases. Three different flow configurations are observed. A quasi-2D flow is observed for a squared cavity. A transitional 3D flow charaterised by spanwise undulation of the main recirculating eddy is clearly shown for a lenght-to-depth ratio about 1,5. For a lenght-to-depth ratio above 2, the main recirculating eddy which is close to the downstream face of the cavity is purely 2D.

Cette thèse propose une méthode hybride pour la prédiction du rayonnement acoustique d'écoulements pariétaux instationnaires, et son application au cas de la plaque plane épaisse. Les données aérodynamiques sont obtenues par simulation numérique directe incompressible. L'originalité est ici de modéliser la condition d'adhérence aux parois par un terme de forçage volumique en utilisant la méthode des frontières virtuelles, spécialement adaptée aux géométries complexes. L'analyse de leur fonctionnement comme système d'asservissement de la vitesse à la valeur nulle a permis de réduire leur contrainte sur le pas de temps. Le comportement de la méthode en présence d'une arête vive a également été étudié. La simulation de l'écoulement en canal plan 3D turbulent a été réalisé pour la validation, et des comparaisons avec la littérature montrent un bon accord. L'accent est également mis sur la procédure d'obtention de la pression hydrodynamique afin de valider les champs de pression fluctuante utilisés comme données d'entrée du calcul acoustique. L'application à la plaque épaisse a fait apparaître qu'il est difficile d'obtenir un écoulement parfaitement établi. Les mouvements tourbillonnaires générés par la couche cisaillée issue du coin, ainsi que les propriétés statistiques de la turbulence, sont analysés. Le rayonnement acoustique est calculé à l'aide de l'analogie de Curle, programmée avec un algorithme en temps avancés. On observe une prépondérance du rayonnement des termes sources volumiques sur celui des termes sources surfaciques. Dans l'hypothèse d'une source compacte, la direction d'intensité maximale est observée autour de 60 degrés vers l'aval, due à l'effet conjugué du terme volumique associé à la tension de cisaillement et du terme volumique longitudinal. Dans le cas d'une source non-compacte, une influence importante de la prise en compte des temps de retards est observée à travers l'accentuation du rayonnement du terme volumique longitudinal vers l'aval.

Le travail présenté s'inscrit dans le contexte particulier des écoulements en régime supersonique à l'origine de niveaux de bruit très importants et pouvant induire des phénomènes de vibrations significatives des structures solides présentes dans le champ acoustique rayonné. L'étude préalable de techniques de réduction de bruit et des mécanismes vibro-acoustiques nécessite, entre autres, une connaissance rigoureuse du bruit rayonné ainsi que de ses différentes sources. Pour un écoulement libre quelconque, une approche possible d'estimation du bruit généré consiste à relier la dynamique du champ turbulent intrinsèque de l'écoulement au champ acoustique rayonné. Ceci est rendu possible grâce au concept d'(\it analogie aéroacoustique) proposé initialement par Lighthill (1952). La détermination des organisations spatiale et temporelle du champ turbulent à partir d'un tenseur de corrélation des fluctuations de vitesse permet de rendre compte, statistiquement, de l'évolution au sein de l'écoulement des mécanismes de conversion de l'énergie cinétique turbulente en énergie acoustique et indirectement, de celle des sources aéroacoustiques. Des mesures par Vélocimétrie Laser à Effet Doppler (technique de mesure optique) en jets supersoniques successivement froid et chaud sont ainsi ici réalisées afin de déterminer une des composantes principales de ce tenseur de corrélation. Une modélisation simplifiée du tenseur, basée sur l'estimation d'échelles spatiales et temporelles dites intégrales et caractéristiques des mécanismes sources, est ensuite proposée dans la cas d'une turbulence homogène. La composition spectrale du champ turbulent dans le cas du jet supersonique froid est également ici rapportée et renseigne sur sa dynamique. Ces données expérimentales sont finalement couplées à un code de calculs aéroacoustiques dans le but de prédire le spectre d'intensité acoustique rayonné par un jet supersonique chaud.