This experimental study performed at the Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Maine is concerned with acoustical wave propagation in lined ducts with superimposed stationnary flow. The present waveguides are straight ducts, whose wall may be locally modified. The lined part is globally determined with its impedance. Determine the impedance allows an estimation of the sound attenuation in the lined duct, and thereby industrial applications, such as reduction of noise in exhaust pipes or jet engines. The experiments are performed on locally reacting liners, whose impedances are estimated on the frequency range. A method based on multimodal formulation of the sound propagation is proposed and validated for the studied liners. The modeling gives the transmission characteristics of an acoustic wave. The applications are done whether for a plane wave propagation, or with more modes taken into account, and at last, in cases considering a non uniform flow profile. This method is linked to an inverse method, in order to determine the impedance of the lined part of the duct. The results of the computation are compared to the measurements. The experiments have been performed on flow ducts, and the scattering coefficients are measured by the mean of a usual multimicrophonic method.

CETTE ETUDE EST CONSACREE A L'EXAMEN DES PHENOMENES DE PROPAGATION ET D'ATTENUATION ACOUSTIQUES DANS LES CONDUITS ET LES SILENCIEUX DE SECTION UNIFORME EN PRESENCE DE CHAMPS DE VITESSE ET DE TEMPERATURE MOYENS INHOMOGENES. LA RESOLUTION DES EQUATIONS DECRIVANT LES PHENOMENES EST EFFECTUEE A PARTIR D'UNE METHODE NUMERIQUE DE DIFFERENCES FINIES ET ENVELOPPE D'ONDE. DANS LE CAS D'UNE CONDUITE INFINIE A PAROIS RIGIDES, ON MONTRE L'INFLUENCE DE LA COUCHE LIMITE ET DU GRADIENT DE TEMPERATURE SUR LA REFRACTION DE LA PRESSION ACOUSTIQUE, AINSI QUE LA DISPERSION DU MODE FONDAMENTAL QUI N'EST ALORS PLUS PLAN. ON MET EGALEMENT EN EVIDENCE L'EFFET DES INHOMOGENEITES DU CHAMP MOYEN SUR LES VITESSES DE PHASE ET LES FREQUENCES DE COUPURE ET DE RESONANCE DES MODES DE PROPAGATION. QUAND LES PAROIS SONT ABSORBANTES, ON MONTRE QUE LES PHENOMENES DE REFRACTION INDIQUES PRECEDEMMENT JOUENT UN ROLE TRES IMPORTANT SUR L'ATTENUATION ACOUSTIQUE. EN EFFET, LES ONDES ACOUSTIQUES REFRACTEES VERS LES PAROIS SONT FORTEMENT ATTENUEES ALORS QUE CELLES REFRACTEES VERS LE CENTRE DE LA CONDUITE LE SONT BEAUCOUP MOINS. DANS LE CAS D'UN SILENCIEUX DISSIPATIF DE LONGUEUR FINIE, UN MODELE PERMETTANT DE CALCULER LE COEFFICIENT DE REFLEXION ET LA PERTE PAR TRANSMISSION EST DEVELOPPE. LES RESULTATS NUMERIQUES MONTRENT AINSI QUE LE COEFFICIENT DE REFLEXION RESTE TOUJOURS FAIBLE, CECI ETANT LIE AU CHANGEMENT DE LA NATURE DES PAROIS ABSORBANTES QUI NE CONSTITUE PAS UNE INTERFACE SUSCEPTIBLE DE REFLECHIR LES ONDES ACOUSTIQUES. TOUTEFOIS, L'ABSORPTION EST IMPORTANTE ET LA PRESENCE D'UN ECOULEMENT MOYEN ET D'UN GRADIENT DE TEMPERATURE MODIFIE NOTABLEMENT LES CARACTERISTIQUES ACOUSTIQUES D'UN TEL SILENCIEUX

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

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

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.

Ce travail concerne le bruit propage à l'intérieur de l'habitacle de véhicules automobiles. Le guide formé par le plancher et la chaussée semble jouer un rôle important sur le niveau de bruit. Les effets de l'écoulement et de la fréquence dans ce guide sont l'objet de ce travail. Cette étude, qui repose sur une méthode modale, concerne la propagation des ondes à l'intérieur d'un conduit bidimensionnel à parois rigides parcouru par un écoulement cisaille. Deux types de profils de vitesse sont considérés : l'écoulement cisaille à gradient constant et l'écoulement représentatif d'une couche limite turbulente. La méthode de résolution repose sur une technique de stratification consistant à diviser le conduit en couches d'écoulement uniforme. Elle permet la détermination des solutions modales par le calcul du potentiel complexe des vitesses acoustiques dans chaque couche, pour les modes amont, aval, propagatifs et évanescents. Les profils de pression correspondants peuvent être déterminés dans la section du conduit. Le mode 'quasi-plan' aval est notamment comparé avec les résultats obtenus par différents auteurs. La troisième partie du travail consiste à étudier, par synthèse modale, le rayonnement d'une source acoustique placée en début de conduit, et à évaluer les effets de la fréquence et de la vitesse de l'écoulement sur l'évolution de la pression au niveau du plancher du véhicule. Dans un premier temps, la propagation est étudiée dans un conduit infini. L'accroissement de la pression moyenne du au cisaillement de l'écoulement a notamment pu être apprécié. Dans un deuxième temps, on étudie l'effet de la réflexion des modes sur une section terminale dans deux cas (la section de pression acoustique nulle et le raccord avec un écoulement uniforme) de façon à observer l'effet de la terminaison sur la répartition de pression sur le plancher.