UNE ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE SUR LE CALCUL DU CHAMP SONORE RAYONNE PAR UN ECOULEMENT INHOMOGENE CONDUIT A ETABLIR UNE EQUATION DE PROPAGATION DU DEUXIEME ORDRE, QUE L'ON RESOUD EN SUPPOSANT QUE VITESSE MOYENNE ET TEMPERATURE SONT DES FONCTIONS D'UNE SEULE VARIABLE. ON SE SERT DE LA THEORIE DE L'ACOUSTIQUE GEOMETRIQUE APPLICABLE A DES LONGUEURS D'ONDES SONORES PETITES DEVANT LES INHOMOGENEITES DU MILIEU. ETUDE DE LA REFRACTION DES ONDES SONORES DANS L'ATMOSPHERE ET DANS DEUX MILIEUX CONVECTIFS HOMOGENES, SEPARES SUR UNE SURFACE DE DISCONTINUITE. CALCUL DU RAYONNEMENT ACOUSTIQUE D'UN JET CHAUD: DESCRIPTION DES HYPOTHESES ET DES RESULTATS

L'OBJECTIF DE CE MEMOIRE EST L'ETUDE NUMERIQUE DES PHENOMENES DE LA PROPAGATION ACOUSTIQUE EN PRESENCE D'ECOULEMENTS CISAILLES ET/OU DE GRADIENTS THERMIQUES. NOUS AVONS CHOISI POUR CELA D'ADAPTER LA MVCEF, UNE METHODE MIXTE ELEMENTS FINIS - VOLUMES FINIS A LA RESOLUTION DES EQUATIONS DE L'ACOUSTIQUE LINEAIRE. CETTE METHODE QUI A FAIT SES PREUVES POUR LA RESOLUTION DE PROBLEMES DE MECANIQUES DES FLUIDES ET DE CONVECTION THERMIQUE, PERMET D'ASSOCIER LA FLEXIBILITE D'UN MAILLAGE EN ELEMENTS FINIS ET UNE FORMULATION BASEE SUR LE PRINCIPE DES BILANS. UNE AUTRE TECHNIQUE DONT LA METHODOLOGIE COMPLETEMENT DIFFERENTE A RETENU NOTRE ATTENTION EST L'APPROXIMATION DIFFUSE (AD). L'AD PERMET D'EVITER L'UTILISATION DE MAILLAGES GEOMETRIQUES DU DOMAINE ETUDIE (METHODE MESHLESS), PROPRIETE SEDUISANTE POUR TRAITER LES GEOMETRIES TRIDIMENSIONNELLES. CES DEUX METHODES ONT DONC ETE MISES EN UVRE SUR LE CALCUL DE MODES PROPRES ACOUSTIQUES DE CAVITES EN RESOLVANT LES EQUATIONS DE PROPAGATION DANS LA FORMULATION DE HELMHOLTZ ET DANS LA FORMULATION PRESSION-VITESSE (UVP). LES RESULTATS LES PLUS PRECIS ONT ETE OBTENUS A L'AIDE DE LA MVCEF SUR LAQUELLE A PORTE NOTRE EFFORT DE DEVELOPPEMENT PAR LA SUITE. DANS LE BUT DE CALCULER LES CHAMPS NECESSAIRES AU CALCUL ACOUSTIQUE, TELS QUE LES CHAMPS DYNAMIQUES OU THERMIQUES, LA MVCEF A ETE MISE EN UVRE POUR RESOUDRE LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES ET DE L'ENERGIE ET VALIDEE SUR DES EXEMPLES EN ECOULEMENT INTERNES ET EXTERNES. DANS LE DERNIER CHAPITRE, ON S'EST INTERESSE A LA PROPAGATION GUIDEE. LES EFFETS DE REFRACTION DES ONDES ET DE CONVECTION LIES A LA PRESENCE D'ECOULEMENT MOYEN CISAILLE AINSI QUE LA CONCENTRATION DE LA PRESSION DANS LES REGIONS FROIDES SONT OBSERVEES. ON Y ETUDIE DE MEME LES EFFETS LIES A UN RETRECISSEMENT DE SECTION. LA MODELISATION PERMET UNE VISUALISATION DES CHAMPS ACOUSTIQUES AU VOISINAGE DE LA SINGULARITE QUE NE PERMET PAS UNE APPROCHE ANALYTIQUE UNIDIMENSIONNELLE BASEE SUR LES RAPPORTS DE SECTIONS. EN OUTRE LE MODELE 1D NE PERMET PAS LA DISTINCTION ENTRE DIVERSES FORMES DU RETRECISSEMENT. ON MONTRE ALORS QUE LE CALCUL PEUT APPORTER UN COMPLEMENT AU MODELE ANALYTIQUE.

LE TRAVAIL PRESENTE ICI EST CONSACRE A L'ETUDE DES PHENOMENES DE PROPAGATION ET D'ATTENUATION DES ONDES ACOUSTIQUES DANS DES CONDUITS PRESENTANT DES DISCONTINUITES ET CONTENANT UN MILIEU EN MOUVEMENT. LES EQUATIONS GENERALES DE LA MECANIQUE DES FLUIDES SONT RAPPELEES AFIN D'ETABLIR CELLES QUI GOUVERNENT LA PROPAGATION ACOUSTIQUE EN PRESENCE D'ECOULEMENT. LA MODELISATION DES PHENOMENES DE PROPAGATION ET D'ATTENUATION DES ONDES ACOUSTIQUES EST ENSUITE BASEE SUR LES FORMES PRIMITIVES (U, V, P) DE CES EQUATIONS DONT LA RESOLUTION EST EFFECTUEE A PARTIR D'UNE METHODE NUMERIQUE D'ELEMENTS FINIS. LA METHODE EST TOUT D'ABORD APPLIQUEE A LA DETERMINATION DES MODES DE RESONANCE DE CAVITES EN ECOULEMENT. NOUS MONTRONS LES EFFETS DE CONVECTION ET DE REFRACTION DU MILIEU MOYEN, QUI TEND A DIMINUER LES FREQUENCES DE RESONANCE ET A DEFORMER LES CHAMPS ACOUSTIQUES. NOUS METTONS EGALEMENT EN EVIDENCE LA PRESENCE DE MODES HYDRODYNAMIQUES DONT LES FREQUENCES SONT DES MULTIPLES DU NOMBRE DE MACH. L'ETUDE DE L'ATTENUATION ACOUSTIQUE DANS UN SILENCIEUX DISSIPATIF DE LONGUEUR FINIE PERMET ENSUITE DE MONTRER COMMENT VARIE L'ABSORPTION ACOUSTIQUE EN FONCTION DES PARAMETRES PHYSIQUES CARACTERISTIQUES DU MATERIAU EN PAROI ET DE LA NATURE DE L'ECOULEMENT MOYEN. NOUS ETUDIONS PAR LA SUITE LES PERFORMANCES ACOUSTIQUES D'UN RESONATEUR A DEUX COLS. NOS RESULTATS MONTRENT NOTAMMENT QUE DANS UN TEL SILENCIEUX LA THEORIE DES ONDES PLANES N'EST PAS VALABLE DANS LA GAMME DE HAUTES FREQUENCES, CECI ETANT DU AUX EFFETS DES MODES TRANSVERSES. ON NOTE EGALEMENT UNE REDUCTION DES PERTES PAR TRANSMISSION DES LORS QU'ON EST EN PRESENCE D'UN ECOULEMENT. ENFIN, NOUS AVONS SIMULE UN SYSTEME SOURCES DE TYPE MONOPOLAIRE EN PAROI D'UN CONDUIT CONTENANT UN MILIEU EN MOUVEMENT, BASE SUR LE PRINCIPE DE L'ABSORPTION ACTIVE. LE MODELE MIS AU POINT REPRODUIT CORRECTEMENT LE PHENOMENE DE REDUCTION DE BRUIT, Y COMPRIS EN PRESENCE D'ECOULEMENT

La propagation et l'absorption du bruit en présence d'un écoulement moyen représente un des problèmes majeurs en matière d'acoustique des transports. On peut citer à titre d'exemple les silencieux automobiles ou les traitements intérieurs des nacelles des réacteurs d'avions. En particulier nous nous sommes intéressés aux matériaux non localement réactifs dans le domaine fréquentiel. Le modèle de Biot qui permet la description de la phase fluide et de la phase solide a été retenu pour la description des matériaux poreux. Deux approches originales ont été développées. La première, basée sur une méthode modale, a permis d'observer les effets de la convection ainsi que l'influence du squelette du matériau poreux sur l'absorption en considérant simplement un écoulement uniforme. Cette méthode étend le mode matching aux problèmes vectoriels et a permis d'obtenir des résultats fiables et rapides sur des géométries canoniques. La seconde méthode, basée sur la méthode des éléments finis, a permis d'étudier en particulier l'effet de l'écoulement en modélisant la propagation dans les écoulements non potentiels grâce à l'équation de Galbrun, modèle équivalent aux équations d'Euler linéarisées. Les effets de réfraction dans la couche limite et leurs effets sur l'absorption ont pu être observés et quantifiés sur des géométries complexes.

ON S'INTERESSE A L'INFLUENCE D'UN ECOULEMENT LAMINAIRE SUR LES RESULTATS D'UNE METHODE D'IMAGERIE ACOUSTIQUE BASEE SUR LA FORMATION DE VOIES. APRES UNE INTRODUCTION AUX DIFFERENTS EFFETS PRODUITS PAR UN MILIEU EN ECOULEMENT SUR LES ONDES ACOUSTIQUES, ON RAPPORTE LES RESULTATS D'IMAGERIE OBTENUS LORS D'ESSAIS EN SOUFFLERIE ANECHOIQUE. L'ANTENNE UTILISEE EST UN RESEAU MATRICIEL DE 5X6 MICROPHONES FONCTIONNANT SUR LA BANDE 1-10 KHZ. DANS UNE PREMIERE ETAPE, ON ETUDIE LA REPONSE DU SYSTEME A L'EXCITATION D'UN HAUT-PARLEUR PLACE AU SEIN DU JET. L'EFFET PRINCIPAL CONSTATE EST UN DEFAUT DE LOCALISATION CAUSE PAR LA PRESENCE DE L'ECOULEMENT. DANS LA DEUXIEME ETAPE, ON UTILISE L'ANTENNE POUR LA LOCALISATION ET LA CARACTERISATION DE SOURCES SONORES SUR UN PROFIL MUNI D'UNE MARCHE ASCENDANTE. ON APPLIQUE ENSUITE LA METHODE DES RAYONS POUR ETABLIR DES DIAGRAMMES D'ANTENNE EN PRESENCE D'ECOULEMENT. LE PROGRAMME DE CALCUL PERMET DE SIMULER LE FONCTIONNEMENT DU SYSTEME D'IMAGERIE POUR DIFFERENTES CONFIGURATIONS. ON NOTE L'INFLUENCE DU MILIEU PROPAGATIF SUR LES PARAMETRES TELS QUE LA RESOLUTION, LES POSITIONS ET LES NIVEAUX DES LOBES. ON RETROUVE NOTAMMENT LES RESULTATS EXPERIMENTAUX POUR UNE CONFIGURATION SEMBLABLE A CELLE DES ESSAIS EN SOUFFLERIE. CE PROGRAMME TROUVE UNE APPLICATION POUR L'ETUDE DE L'INFLUENCE D'UNE COUCHE LIMITE SUR UNE TECHNIQUE D'IMAGERIE BASEE SUR LA FORMATION DE VOIES ET CORRIGEANT L'EFFET DOPPLER INTRODUIT PAR DES SOURCES MOBILES. APRES UNE SIMULATION DU FONCTIONNEMENT DU SYSTEME EN PRESENCE DE LA COUCHE LIMITE, ON UTILISE CETTE METHODE DE RAYONS POUR CALCULER LES TEMPS DE PROPAGATION REELS ENTRE SOURCES ET CAPTEURS ET DONC ADAPTER LE TRAITEMENT D'ANTENNE A LA NATURE DU MILIEU. CE TRAITEMENT ADAPTE EST APPLIQUE AUX DONNEES EXPERIMENTALES RECUEILLIES PAR UNE ANTENNE LINEAIRE DE 29 MICROPHONES LORS DU PASSAGE D'UN TRAIN. ON CORRIGE AINSI LE DEFAUT DE LOCALISATION INDUIT PAR L'ECOULEMENT ET ON ATTENUE QUELQUES EFFETS PARASITES (NOTAMMENT LE NIVEAU DE LOBES SECONDAIRES)

Les instabilités de combustion, rencontrées dans les foyers à combustible liquide, conduisent à rechercher l'influence d'ondes sonores intenses sur la rupture et la dispersion d'un jet cylindrique liquide. Une étude expérimentale a montré qu'une excitation sonore intense modifie la stabilité du jet aux basses vitesses d'injection (réduction de la longueur de rupture). Ce phénomène, qui présente des effets de seuil et de saturation, est surtout sensible à l'intensité de l'excitation. Une analyse linéarisée des instabilités forcées d'un jet liquide montre que la turbulence générée par l'acoustique, qui se manifeste à tous les régimes de rupture, peut expliquer les observations aux basses vitesses d'injection. L’examen de la littérature montre qu'une excitation acoustique intense présente des effets de dispersion et d'agglomération sur les particules. Les travaux antérieurs comportent des descriptions physiques et des méthodes numériques éventuellement capables de décrire la dispersion turbulente des particules et la turbulence induite par l'acoustique intense. Ces points restent à vérifier. Des simulations numériques, effectuées en l'absence de turbulence, ont confirmé les effets dispersifs sur un jet cylindrique. Cette étude peut servir de base aux recherches ultérieures ou des résultats expérimentaux quantitatifs devront être impérativement obtenus