La propagation acoustique en pr sence d' coulement est abord e dans ce travail d'un point de vue d veloppement de techniques Laser pour la mesure de vitesse acoustique, du d veloppement de traitement de signal associ mais aussi d'un point de vue de la mod lisation analytique. L'adaptation des param tres de la PIV la mesure de champs de vitesse acoustique a t men e. La solution analytique de la propagation acoustique multi-modale en conduite circulaire en pr sence d' coulement laminaire a t d velopp e. Elle appara t comme une g n ralisation des solutions trouv es dans des cas plus particuliers. Ces r sultats ont t avantageusement compar s ceux issus de la litt rature num rique et on abouti l' tude des effets du cisaillement sur la propagation acoustique. La derni re partie est consacr e au d veloppement d'une nouvelle m thode de traitement de signal issu de mesures LDV. Des comparaisons avec diff rentes m thodes mais galement avec les bornes th oriques de Cram r-Rao laissent esp rer qu'apr s une validation compl te de la m thode, celle-ci sera adapt e l'extraction des composantes acoustiques en pr sence d' coulement.

Divers aspects de la propagation acoustique en présence d’écoulement sont abordés dans ce travail : développement de techniques Laser, traitement du signal associé, modélisation analytique. Une première étude permet d’adapter la Vélocimétrie par Images de Particules à la mesure de champs de vitesse acoustique et d’utiliser cette technique pour la mesure de profils de vitesses dans les couches limites de Stokes. Par ailleurs, une nouvelle méthode de traitement de signaux obtenus par Vélocimétrie Laser à effet Doppler est proposée pour l’extraction de caractéristiques acoustiques dans un écoulement moyen. Les résultats de cette méthode sont avantageusement comparés à des résultats par mesures microphoniques et à ceux d’autres méthodes de traitement de signal. Enfin, une solution analytique pour la propagation acoustique multi-modale en présence d’écoulement laminaire en conduite circulaire est développée. Elle généralise les solutions connues et permet d’analyser les effets du cisaillement.

Dans de nombreuses applications industrielles, en particulier dans le domaine des transports, la propagation acoustique se fait à travers un écoulement non uniforme. A titre d'exemples, on peut citer les cas des turboréacteurs d'avions ou des systèmes d'échappement d'automobiles. La plupart des modèles proposés dans la littérature sont basés sur une formulation écrite en potentiel, pour laquelle l'écoulement doit être irrotationnel, ce qui empêche par exemple de considérer les effets d'un écoulement cisaillé ou tournant. Les travaux exposés dans cette thèse visent à proposer une méthode de résolution numérique générale et performante, pour l'étude de la propagation acoustique en régime harmonique en présence d'un écoulement quelconque. Pour cela, l'étude théorique des équations linéarisées de la mécanique des fluides permet de motiver le choix original de l'équation de Galbrun, écrite en terme de la perturbation lagrangienne du déplacement, et dont la forme et les propriétés physiques se révèlent plus intéressantes que celles des équations d'Euler linéarisées. Cette équation est ensuite résolue par une méthode d'éléments finis mixtes en déplacement-pression, basés sur la condition inf-sup, ce qui permet de pallier le phénomène de blocage inhérent à toute formulation en déplacement. La méthode est validée par le biais de différents modèles semi-analytiques (équation de Pridmore-Brown généralisée à un écoulement tournant, méthode d'échelles multiples), qui permettent notamment de mettre en évidence les effets de couche limite ou d'écoulement tournant. La concordance des résultats pour des maillages en ?/8 (triangles à 3 noeuds) tend à prouver l'efficacité du modèle numérique. Enfin, les formulations théorique et variationnelle, ainsi que la méthode numérique associée, sont étendues au cas d'un fluide viscothermique. En particulier, les résultats obtenus sont validés par des modèles semi-analytiques de la propagation viscothermique au sein des tubes capillaires.

LES EQUATIONS GENERALES DE LA MECANIQUE DES FLUIDES SONT RAPPELEES AFIN D'ETABLIR LES EQUATIONS QUI GOUVERNENT LA PROPAGATION ACOUSTIQUE DANS LES MILIEUX NON ISOTHERMES EN MOUVEMENT. L'ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE DES TRAVAUX REALISES SUR LE SUJET NOUS CONDUIT A TRAITER LE PROBLEME DIRECTEMENT A PARTIR DES EQUATIONS DE L'ACOUSTIQUE LINEAIRE. LES CHAMPS MOYENS DE VITESSE ET DE TEMPERATURE, QUI SONT DES PARAMETRES DU PROBLEME ACOUSTIQUE, SONT ENSUITE DECRITS PAR DES PROFILS ANALYTIQUES SIMPLES OU DETERMINES NUMERIQUEMENT A L'AIDE D'UN LOGICIEL DE MECANIQUE DES FLUIDES. LA MODELISATION DU COMPORTEMENT DES ONDES ACOUSTIQUES DANS LES MILIEUX CONFINES EN PRESENCE D'ECOULEMENT NON ISOTHERME EST DEVELOPPEE EN UTILISANT LA METHODE DES ELEMENTS FINIS. ON PRESENTE LES PRINCIPALES ETAPES DE LA DISCRETISATION QUI PERMETTENT D'OBTENIR LA FORME MATRICIELLE DU PROBLEME. SUR CETTE BASE, UN CODE DE CALCUL A ETE DEVELOPPE A PARTIR DE LA FORMULATION VITESSE-PRESSION-MASSE VOLUMIQUE (UVPR) DES EQUATIONS PRIMITIVES DE L'ACOUSTIQUE. LA DETERMINATION DES MODES PROPRES D'UNE CAVITE SANS ECOULEMENT PERMET DE VALIDER LA METHODE. LES RESULTATS NUMERIQUES SONT COMPARES AVEC LA THEORIE POUR LE CAS ISOTHERME ET AVEC CEUX OBTENUS PAR LA RESOLUTION DE L'EQUATION DE HELMHOLTZ POUR LE CAS NON ISOTHERME. L'ETUDE DE MODES PROPRES DE CAVITES EN PRESENCE D'ECOULEMENT MONTRE ENSUITE LES MODIFICATIONS NOTABLES QUE SUBISSENT LES CHAMPS ACOUSTIQUES SOUS L'EFFET D'UNE COUCHE LIMITE LAMINAIRE OU TURBULENTE. LES PROPRIETES DE LA PROPAGATION DES ONDES HARMONIQUES SONT ETUDIEES DANS UN GUIDE D'ONDE UNIFORME ET DANS UN RESONATEUR A DEUX COLS. POUR CE DERNIER, LES CHAMPS MOYENS DE VITESSE ET DE TEMPERATURE PRESENTENT UNE COMPLEXITE PROCHE DES CONDITIONS REELLES. LES SPECTRES DE REPONSE EN AMPLITUDE ET LES COURBES DE PERTE PAR TRANSMISSION PERMETTENT D'EXAMINER LES CARACTERISTIQUES DU RESONATEUR EN FONCTION DES DIFFERENTS PARAMETRES MIS EN JEU

Dans les secteurs de l'aéronautique ou de l'automobile, de nombreux problèmes de propagation acoustique ont lieu dans des géométries souvent complexes qui nécessitent un traitement par la méthode des éléments finis. Il est également fréquent de rencontrer dans des configurations réelles des zones assimilables à des guides d'ondes qui permettent l'emploi de méthodes modales. L'objet de ce travail est de coupler ces deux approches dans le cas de la propagation acoustique, en régime harmonique. Il concerne l'étude d'un guide d'ondes infini bidimensionnel dont une paroi est recouverte d'un matériau absorbant, en présence d'un écoulement uniforme. La technique proposée consiste à utiliser la méthode des éléments finis dans la zone perturbée qui contient les sources et à écrire une condition aux limites transparente sur les bords du domaine tronqué grâce à une décomposition modale et à la détermination d'un opérateur Dirichlet to Neumann "DtN". Cette décomposition est aisée pour un guide à parois rigides. En revanche, lorsqu'une des parois du guide est recouverte d'un matériau absorbant caractérisé par une impédance Z, des difficultés apparaissent même en l'absence d'écoulement car l'opérateur n'est plus auto-adjoint et les modes ne sont plus orthogonaux au sens du produit scalaire sur L2 . Sans écoulement, nous avons écrit une condition transparente en introduisant un nouveau produit scalaire qui traduit la relation de bi-orthogonalité relative aux problèmes non auto-adjoints. En présence d'un écoulement uniforme, la formulation du problème n'est plus adaptée à l'établissement d'une véritable relation de bi-orthogonalité vérifiée de manière exacte par tous les modes. L'opérateur DtN cherché est alors décrit par un nouveau produit scalaire qui apparaît naturellement dans la formulation variationnelle du problème et pour lequel les modes du guide deviennent asymptotiquement orthogonaux. Nous avons également mis en évidence l'existence de valeurs critiques de l'impédance pour lesquelles la construction d'un opérateur DtN n'est pas possible.

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