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Contrôle du bruit par effet de localisation par des géométries irrégulières / Noise control by localization effect in irregular geometries
Direction : Emmanuel REDON (LVA) et Emmanuel GOURDON (ENTPE) Doctorant : Fulbert MBAILASSEM
Sujet:
L’objectif de cette thèse est d’étudier l’influence des irrégularités géométriques sur le champ acoustique en vue de probables applications de contrôle du bruit en espace clos. En effet, les irrégularités géométriques engendrent un phénomène de confinement d’énergie acoustique dans de faibles volumes appelé localisation. Pour cet objectif nous essayons de comprendre et d’analyser les relations entre la localisation et la dissipation observée dans certaines géométries irrégulières comme des résonateurs couplés à une cavité principale. Par ailleurs, la mise en évidence expérimentale du phénomène de localisation pose un problème technologique lié aux limites des moyens traditionnels (microphones) de mesure de pression qui perturberaient le champ acoustique dans les irrégularités de petites dimensions. Pour répondre à ce problème, se basant sur son principe de fonctionnement, nous avons utilisé le vibromètre laser (qui est un outil de mesure sans contact de vibration des structures) pour mesurer le champ de pression. Avec cette technique innovante, nous avons obtenu des résultats concluants quant à la visualisation des modes localisés (Figure 1). De plus, les données issues de cette mesure ont permis d’estimer la dissipation d’une géométrie donnée (par exemple la première géométrie de la Figure 1) par le calcul de son coefficient d’absorption du son (Figure 2). De la même façon, cette technique permet aussi de mesurer le coefficient d’absorption du son des matériaux poreux tout en s’affranchissant des limites des fréquences de coupures des tubes de Kundt.
Enfin, étant donné que la dissipation acoustique se produit essentiellement dans une faible couche non loin des parois, nous travaillons actuellement sur un indicateur calculé à partir du modèle non dissipatif de Helmholtz pour prédire la dissipation des cavités irrégulières plus complexes. Une telle approche permettra de réduire grandement les coûts de calcul.
The aim of this thesis is to investigate the influence of irregular geometries for the noise control of closed cavities. In cavities having geometrical irregularities, acoustic energy of some modes can be concentrated in small regions at the boundary. This phenomenon is known as localization. For this objective, we try to understand the physical relation between the localization and the dissipation due to some irregularities like resonators. There is also a technological challenge in this thesis to obtain experimental validation of the localization. In fact, when irregularities create small sub-cavities, the use of traditional measurement tools of pressure (microphones) is inappropriate. To overcome this limitation, we have used under certain conditions the laser vibrometer (a contactless tool for structural vibration measurement) to measure the acoustic field in cavities with transparent wall. Using this innovative technique, we have obtained results which are in quite good agreement with numerical ones in terms of localized modes (Figure 1). For a given resonator geometry (for example the first geometry of Figure 1), we show that data acquired with the vibrometer can be used to calculated the sound absorption coefficient (Figure 2). In the same manner, this technique has been used to measure the sound absorption coefficient of porous materials in a frequency range above cutting frequencies of impedance tubes. We are also working on the definition of a new indicator calculated from non dissipative model (Helmholtz model) to predict the dissipation of more complex irregular geometries. Such approach is known to be computationally more efficient.