Pour améliorer les performances des absorbants - École Centrale PDF
Preview Pour améliorer les performances des absorbants - École Centrale
◦ N d’ordre : 2007-35 ANNÉE 2007 THÈSE présentée devant L’ÉCOLE CENTRALE DE LYON pour obtenir le titre de DOCTEUR SPÉCIALITÉ ACOUSTIQUE par Jean-Baptiste DUPONT CONTRÔLE ACTIF D’IMPÉDANCE ACOUSTIQUE POUR LA RÉDUCTION DU BRUIT TRANSMIS PAR UN ENCOFFREMENT Soutenue le 11 décembre 2007 devant la Commission d’Examen JURY Président : M. M. ICHCHOU Examinateurs : Mme M.-A. GALLAND (Directeur de thèse) M. M. COLLET (Rapporteur) M. P. LECLAIRE M. V. MARTIN (Rapporteur) M. A. ROURE M. N. TROMPETTE (INRS - Invité) Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique, UMR CNRS 5509 École Centrale de Lyon École Centrale de Lyon Liste des personnes habilitées à diriger des recherches NOM Prénom Corps grade Laboratoire Établissement AURIOL Philippe Professeur CEGELY ECL BEROUAL Abderrahmane Professeur CEGELY ECL BURET François Maître de conférences CEGELY ECL JAFFREZIC-RENAULT Nicole Directeur de recherche CEGELY CNRS/ECL KRAHENBUHL Laurent Directeur de recherche CEGELY CNRS/ECL MARTELET Claude Professeur CEGELY ECL NICOLAS Alain Professeur CEGELY ECL NICOLAS Laurent Directeur de recherche CEGELY CNRS/ECL SIMONET Pascal Chargé de recherche CEGELY CNRS/ECL THOMAS Gérard Professeur CEGELY ECL VOLLAIRE Christian Maître de conférences CEGELY ECL HELLOUIN Yves Maître de conférences DER EEA ECL LE HELLEY Michel Professeur DER EEA ECL GUIRALDENQ Pierre Professeur émérite DER STMS ECL VINCENT Léo Professeur DER STMS ECL LOEHAC Jean-Pierre Maître de conférences ICJ ECL MAITRE Jean-François Professeur émérite ICJ ECL MARION Martine Professeur ICJ ECL MOUSSAOUI Mohand Professeur ICJ ECL MUSY François Maître de conférences ICJ ECL ROUY MIRONESCU Elisabeth Professeur ICJ ECL ZINE Abdel-Malek Maître de conférences ICJ ECL DAVID Bertrand Professeur ICTT ECL CLOAREC Jean-Pierre Maître de conférences LEOM ECL GAFFIOT Frédéric Professeur LEOM ECL GAGNAIRE Alain Maître de conférences LEOM ECL GARRIGUES Michel Directeur de recherche LEOM CNRS/ECL GENDRY Michel Directeur de recherche LEOM CNRS/ECL GRENET Geneviève Directeur de recherche LEOM CNRS/ECL HOLLINGER Guy Directeur de recherche LEOM CNRS/ECL i Liste des personnes habilitées à diriger des recherches JOSEPH Jacques Professeur LEOM ECL KRAWCZYK Stanislas Directeur de recherche LEOM CNRS/ECL MARTIN Jean-René Professeur émérite LEOM ECL O’CONNOR Ian Maître de conférences LEOM ECL PHANER-GOUTORBE Magali Professeur LEOM ECL ROBACH Yves Professeur LEOM ECL SOUTEYRAND Eliane Directeur de recherche LEOM CNRS/ECL TARDY Jacques Directeur de recherche LEOM CNRS/ECL VIKTOROVITCH Pierre Directeur de recherche LEOM CNRS/ECL CHEN Liming Professeur LIRIS ECL BAILLY Christophe Professeur LMFA ECL BERTOGLIO Jean-Pierre Directeur de recherche LMFA CNRS/ECL BLANC-BENON Philippe Directeur de recherche LMFA CNRS/ECL CAMBON Claude Directeur de recherche LMFA CNRS/ECL CARRIERE Philippe Chargé de recherche LMFA CNRS/ECL CHAMPOUSSIN Jean-Claude Professeur émérite LMFA ECL COMTE-BELLOT Geneviève Professeur émérite LMFA ECL FERRAND Pascal Directeur de recherche LMFA CNRS/ECL GALLAND Marie-Annick Maître de conférences LMFA ECL GODEFERD Fabien Chargé de recherche LMFA CNRS/ECL HENRY Daniel Directeur de recherche LMFA CNRS/ECL JEANDEL Denis Professeur LMFA ECL JUVE Daniel Professeur LMFA ECL LE RIBAULT Catherine Chargé de recherche LMFA CNRS/ECL LEBOEUF Francis Professeur LMFA ECL PERKINS Richard Professeur LMFA ECL ROGER Michel Professeur LMFA ECL SCOTT Julian Professeur LMFA ECL SIMOENS Serge Chargé de recherche LMFA CNRS/ECL TREBINJAC Isabelle Maître de conférences LMFA ECL BENAYOUN Stéphane Professeur LTDS ECL CAMBOU Bernard Professeur LTDS ECL COQUILLET Bernard Maître de conférences LTDS ECL DANESCU Alexandre Maître de conférences LTDS ECL FOUVRY Siegfrid Chargé de recherche LTDS CNRS/ECL GEORGES Jean-Marie Professeur émérite LTDS ECL GUERRET Chrystelle Chargé de recherche LTDS CNRS/ECL HERTZ Dominique Past LTDS ECL ICHCHOU Mohamed Maître de conférences LTDS ECL JEZEQUEL Louis Professeur LTDS ECL JUVE Denyse Ingénieur de recherche LTDS ECL KAPSA Philippe Directeur de recherche LTDS CNRS/ECL LE BOT Alain Chargé de recherche LTDS CNRS/ECL ii LOUBET Jean-Luc Directeur de recherche LTDS CNRS/ECL MARTIN Jean-Michel Professeur LTDS ECL MATHIA Thomas Directeur de recherche LTDS CNRS/ECL MAZUYER Denis Professeur LTDS ECL PERRET-LIAUDET Joël Maître de conférences LTDS ECL SALVIA Michelle Maître de conférences LTDS ECL SIDOROFF François Professeur LTDS ECL STREMSDOERFER Guy Professeur LTDS ECL THOUVEREZ Fabrice Professeur LTDS ECL TREHEUX Daniel Professeur LTDS ECL VANNES André-Bernard Professeur émérite LTDS ECL iii Liste des personnes habilitées à diriger des recherches iv Remerciements Ce travail a été réalisé au Centre Acoustique du Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique, UnitéMixtedeRecherche5509associéeauCNRS.IlaétécofinancéparleCentreNationaldelaRecherche Scientifique et l’Institut National de Recherche et de Sécurité. Je remercie tout d’abord ces deux organ- ismes pour leur soutien mais également Daniel Juvé, directeur du Département Mécanique des Fluides, Acoustique et Énergétique, pour m’avoir accueilli au sein de son groupe de recherche au cours de ces trois dernières années. Poursesconseilsetsaconstantedisponibilité,j’adressemesremerciementslesplussincèresàMadame Marie-Annick Galland, Maître de Conférence à l’École Centrale de Lyon, qui a dirigé cette thèse. Son assistance, son investissement et notre complicité auront sans nul doute été la clé de la réussite de ces travaux. Jeremercievivementtouslesmembresdujurypouravoiracceptédejugermontravail. J’exprime, en particulier, ma plus profonde gratitude à M. Mohammed Ichchou, Professeur à l’École Centrale de Lyon qui m’a fait l’honneur de présider ce jury. M. Manuel Collet, chargé de recherche à l’institut FEMTO-ST de Besançon et M. Vincent Martin, directeur de recherche à l’institut Jean le Rond d’Alembert de Saint Cyr l’École ont accepté d’évaluer ces travaux. Je leur suis infiniment reconnaissant de l’intérêt qu’ils y ont porté. Je tiens enfin à témoigner ma reconnaissance à messieurs Philippe Leclaire, Alain Roure et Nicolas Trompette pour leur présence enrichissante au sein de ce jury. Les travaux présentés dans ce mémoire sont notamment basés sur de nombreuses expériences qui n’aurait pu être menées à bien sans la compétence et l’implication de Pierre et Pascal. Je tiens également à remercier chaleureusement Jean-Michel pour son expérience et son dévouement sans faille. Pour l’accueil chaleureux dont j’ai bénéficié, je tiens à remercier tout les membres du laboratoire : Benoît pour son amitié et sa complicité, Guillevic pour sa science du sport, Olivier pour son anglais parfait et sa connaissance exhaustive du monde de l’informatique, Juninho pour avoir alimenté les con- versations, Yannick, Cédric, Julien, Julien, Arganthaël, Johanna, Thomas, Benjamin, Elena, Micha, Vincent, Sébastien, doctorants d’hier et d’aujourd’hui, ainsi que tous les membres permanents du labora- toire. La qualité de l’ambiance de travail n’est sans doute pas étrangère à la réussite de ces travaux. Comment ne pas remercier ma famille, notamment mes parents, pour leur soutien permanent et leur confiance depuis maintenant plus de 27 ans. J’ai également une pensée pour Béatrice qui a tant donné et qui aurait pu mettre un terme prématurément à ces travaux de thèse, Paulette fait maintenant de son mieux, mais je ne pense pas qu’elle pourra combler le vide que tu as laissé. Enfin, il y a Louise... v Remerciements vi Résumé Lequartdesmaladiesprofessionnellesestliéàl’excèsdebruitsurleslieuxdetravailetlessolutionsclas- siquementutiliséespourréduirel’expositionaubruitnesontpastoujourssuffisammentefficaces. Onpro- poseicidedévelopperunestratégieactivepouraméliorerl’isolationd’unemachineparcapotage,procédé usuel mais jusqu’à présent peu performant dans les basses fréquences. Depuis une dizaine d’années, des absorbants actifs ont été développés par le Centre Acoustique du LMFA pour des applications aéronau- tiques. Danscessystèmes, lapressionestréduiteparcontrôleactifàl’arrièred’unmatériauporeuxpour en renforcer l’efficacité dans les basses fréquences. L’étude présentée dans ce mémoire a pour objectif l’optimisation et la mise en œuvre de ces absorbants sur un encoffrement académique, permettant des développements aussi bien théoriques qu’expérimentaux. Le système est constitué d’une cavité rigide couplée à une plaque élastique bafflée. Il est excité par unesourcemonopolairesituéedanslacavité. Ladémarches’appuiesurunemodélisationdusystèmedans lebutdecalculerl’impédanceoptimaledel’absorbant,définiecommecellequi,pourchaquefréquencede labande50Hz-600Hz,fournitlameilleureréductiondelapuissanceacoustiquetransmiseparlecapotage. Une méthode modale permet de prendre en compte les couplages entre les différents sous-systèmes. La puissanceacoustiquerayonnéeestcalculéeàpartirduchampdevitesseinduitsurlaplaque. L’impédance optimale variant fortement avec la fréquence, elle n’est pas réalisable en large bande par un dispositif passif ou actif simple. La stratégie sous-optimale alors choisie conduit à la réalisation d’un absorbant « parfait» présentant une impédance normale réduite proche de 1. Pour la mise en œuvre sur le banc d’essai, le matériau poreux choisi est une toile métallique de faible épaisseur. Les configurations retenues impliquent trois cellules, chacune équipée d’une source secondaire etd’unmicrophonedecontrôle. Lecontrôleactifestréaliségrâceàunalgorithme feedforward multivoie. Enfin, la puissance rayonnée est mesurée par intensimétrie. Les performances expérimentales confirment les prévisions et permettent une réduction de plus de 5dB sur la bande 50Hz-600Hz, avec des absorbants couvrant seulement 2% de la surface de l’encoffrement. Ces réductions sont essentiellement visibles sur la bande de fréquence 200-600Hz, où le rayonnement de la plaque est contrôlé par les modes de la cavité. Sur la gamme 50-200Hz, le rayonnement est dominé par les modes de la plaque et les absorbants actifs n’ont que peu d’effet. Pouraméliorerlesperformancesdesabsorbantssur50-200Hz, uncontrôleactifdirectdel’impédance est finalement envisagé en tube de Kundt. Il est réalisé grâce à deux microphones situés de part et d’autre d’une couche de matériau poreux. Un algorithme de contrôle a été spécialement développé pour approcher l’impédance optimale sur 50-200Hz tout en conservant la stratégie initiale d’absorption sur 200-600Hz. Un tel dispositif permettrait de réduire de 5dB supplémentaires la puissance transmise par l’encoffrement. vii Résumé viii
Description:The list of books you might like
