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

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

This volume is dedicated to Dr Ding Lee for his untiring efforts in promoting the advancement of theoretical and computational acoustics.This proceedings volume provides a forum for active researchers to discuss the state-of-the-art developments and results in theoretical and computational acoustics, covering aero-, seismo- and ocean acoustics and related topics. It discusses multidimensional wave propagation modeling, methods of computational acoustics, wave propagation in rocks, fluid-solid interfaces, nonlinear acoustics, neural networks, real applications and experimental results.

De nos jours, la propagation du son dans les milieux inhomogènes est largement modélisée à partir d'une approximation paraxiale de l'équation d'onde appelée équation parabolique. Si dans le cadre de la propagation en milieu au repos il est possible d'obtenir facilement cette équation parabolique, l'extension au milieu en mouvement reste un problème ouvert. Jusqu'à maintenant, les équations paraboliques développées pour prendre en compte un champ de vitesse n'utilisaient que la seule composante de vitesse dans la direction de propagation de l'onde acoustique. Deux nouvelles équations paraboliques grand angle qui prennent en compte la nature vectorielle du champ de vitesse ont été dérivées, et chacune adaptée a un type d'écoulement particulier : l'équation mw-wape a été dérivée a partir d'une équation d'onde exacte quant à la prise en compte des effets de convection du milieu. Elle est utilisée pour traiter le cas de grandes structures d'écoulements (écoulement moyen). Elle est d'ordre deux par rapport au nombre de mach. L'équation tw-wape a été dérivée à partir d'une équation d'onde plus générale pour la propagation dans un milieu inhomogène en mouvement. Elle est principalement développée pour modéliser la propagation en écoulements turbulents. Elle est d'ordre un en nombre de mach et intègre les termes de gradient de l'écoulement. Nous avons développé des schémas numériques adaptés à des cas bidimensionnels de propagation. Une première étape, essentiellement de validation, consiste à traiter le cas de la propagation du son au dessus d'un sol plan pour un milieu non turbulent. On obtient un bon accord avec les solutions de référence. Dans une deuxième étape, on étudie des géométries plus complexes : la propagation d'une onde plane à travers un vortex, et la diffraction du son dans une zone d'ombre acoustique par une turbulence cinématique. On montre la validité de l'équation parabolique mw-wape pour des nombres de mach allant jusqu'a 0.5. Dans le cas de la zone d'ombre, nous obtenons des modifications du niveau acoustique moyen de quelques db en utilisant l'équation parabolique tw-wape par rapport aux résultats d'une équation parabolique standard. Enfin, nous appliquons a la résolution de l'équation parabolique tw-wape deux méthodes permettant d'augmenter son domaine d'application et de diminuer les besoins en ressources informatiques : la méthode de résolution de type split-step pade d'ordre (n,n) et la méthode des écrans de phases. On accroit ainsi l'angle de validité de l'équation parabolique et on a une meilleure résolution des effets des petites structures de notre champ turbulent. De plus, ces deux méthodes permettent d'envisager le passage à des résolutions tridimensionnelles pour prendre en compte les conditions d'une couche limite atmosphérique par exemple. Ces différents résultats prouvent que l'utilisation d'un indice effectif pour la modélisation des effets du champ de vitesse du milieu doit être limitée a des cas simples. Dans le cas général, on doit utiliser des équations paraboliques du type de celles développées dans cette thèse.

Les interactions entre écoulements fluides et ondes acoustiques sont un sujet largement étudié. Or, ces interactions donnent naturellement lieu à des phénomènes non-réciproques. Dans cette thèse de doctorat, nous nous proposons d'exploiter cette propriété dans plusieurs systèmes donnant lieu à des transmissions et réflexions exotiques. Les cas particuliers d'un écoulement linéairement cisaillé entre deux milieux en mouvement uniforme, d'une couche de cisaillement au-dessus d'une paroi admittante et d'un cylindre en rotation entrainant le fluide autour de lui feront l'objet d'études approfondies. À travers des simulations numériques, des études analytiques et des développements asymptotiques l'effet de l'écoulement sera discuté. Celui-ci est en effet susceptible d'agir sur la conservation de l'énergie acoustique dans un système donné, mais aussi sur les caractéristiques (amplitude et direction) du champs acoustique réfléchi. L'ajout d'écoulement jouera en particulier sur plusieurs phénomènes physiques ou applications propres aux systèmes considérés tels que la réfraction négative, l'absorption parfaite, le décalage de Goos-Hänchen, la manipulation de front d'onde, ou encore la présence de modes piégés. Pour chacun de ces phénomènes, les caractéristiques de l'écoulement (nombre de Mach moyen ou épaisseur de couche de cisaillement par exemple) sont variées afin de pouvoir conclure sur leur rôle dans une éventuelle modification, amplification, voire annulation du phénomène.