Literatura académica sobre el tema "Écoulement acoustique"

Résumé Plusieurs facteurs contribuent à l’instabilité des berges dans les méandres, mais le rôle joué par la dynamique de l’écoulement complexe au sein de ces sites n’est pas clairement élucidé. L’objectif de cette recherche est d’examiner la dynamique de l’écoulement tridimensionnel (3D) d’une boucle de méandre en vue de déterminer les liens entre la structure de l’écoulement moyen et turbulent, la contrainte de cisaillement et l’érosion des berges. Des données de vitesse 3D ont été recueillies dans une boucle de méandre avec un vélocimètre acoustique Doppler (ADV) et un profileur acoustique Doppler conçu pour les rivières peu profondes (PC-ADP). Une comparaison entre ces deux appareils a révélé que le PC-ADP donne de bons estimés de vitesse moyenne dans un écoulement relativement simple (au centre du chenal), mais le problème de moyennage spatial le rend moins efficace dans un plan de mélange où l’écoulement est plus complexe. L’ADV est aussi supérieur au PC-ADP pour les estimés de contrainte de cisaillement et l’étude de la turbulence à petite échelle, mais ce dernier révèle mieux les patrons à grande échelle. Deux cellules d’écoulement secondaire dans le méandre ressortent nettement avec les mesures simultanées du PC-ADP. Les maxima de contrainte de cisaillement mesurée avec l’ADV par la méthode d’énergie turbulente cinétique sont situés à l’entrée du méandre lorsque le niveau est plus bas, et à la sortie du méandre lorsque le niveau augmente. Ces deux zones correspondent à des observations de décrochement de berge au site d’étude.

Résumé Cet article présente un débitmètre à ultrasons conçu en tant que capteur intelligent pour la mesure des écoulements en surface libre ou en conduites fermées. Ce type de débitmètre peut être utilisé pour des applications industrielles ou de gestion de l’eau. Il répond à la forte demande des autorités de supervision des ressources en eau dans les régions semi-arides d’agriculture irriguée. Un état de l’art et les principes généraux des mesures de débits de liquide par ultrasons sont donnés. Le débitmètre original proposé utilise le principe de la mesure des délais entre les impulsions envoyées vers l’amont et vers l’aval dans le fluide. L’approche repose sur la mesure de la différence du temps de transit des ondes acoustiques sur une ou plusieurs cordes de mesure, réparties sur un intervalle suffisant, de manière à assurer la précision requise. Cette méthode permet une véritable intégration du profil des vitesses, ce qui assure une meilleure précision. La vitesse du son dans le fluide est éliminée des calculs grâce à l’utilisation des temps de transmission réciproques. Les calculs de débit sont assurés par un micro-contrôleur. Les calculs théoriques et les technologies proposées ont donné lieu à la réalisation d’un prototype expérimental. Une première application de ce débitmètre à ultrason est réalisée en laboratoire en conduite fermée dans une installation d’essai comportant une seule paire de transducteurs à ultrason. Une seconde application expérimentale est menée sur un banc d’essai comprenant un canal artificiel de forme trapézoïdale de dimensions géométriques bien déterminées avec une pente variable. Ces tests ont permis de vérifier la précision de l’appareil et de valider les techniques et les principes mis en oeuvre dans la conception du débitmètre.

Cet article a pour objectif d’analyser l’alternance vocalique des idéophones du turc (Harrison 2004, Ido 2011, Karahan 2008), en étudiant l’alternance sémantique qui y est associée. La méthodologie adoptée afin de démontrer la corrélation entre les deux est d'effectuer une « analyse qualitative approfondie » des associations signifiant-signifié dans les idéophones du turc issu du dictionnaire des idéophones du turc de Zülfikar (1995) renfermant environ 8000 entrées. Un critère morphologique a été adopté pour constituer un sous-corpus de 1369 formes. Les oppositions sémantiques des idéophones qui présentent l’alternance vocalique peuvent concerner notamment le : degré de force de l’action (zongur zongur /zɔnguɾ zɔnguɾ/ « tremblement très fort » zangır zangır /zɑngɯɾ zɑngɯɾ/ « tremblement moyen » zıngır zıngır /zɯngɯɾ zɯngɯɾ/ « tremblement faible », le degré de luminosité (parıl parıl /pɑɾɯl pɑɾɯl/ « briller fort », pırıl pırıl /pɯɾɯl pɯɾɯl/ « briller moins fort »), la quantité (şorul şorul /ʃɔɾul ʃɔɾul/ « écoulement très puissant et abondant d’un liquide » şarıl şarıl /ʃɑɾɯl ʃɑɾɯl/ « écoulement moyen d’un liquide » şırıl şırıl /ʃɯɾɯl ʃɯɾɯl/ « écoulement silencieux et faible d’un liquide ») ou la taille ; (fokur fokur /fɔkuɾ fɔkuɾ/ « ébullition forte et puissante associée à de grosses bulles », fakır fakır /fɑkɯɾ fɑkɯɾ/« ébullition moyenne associée à des bulles de taille moyenne », fıkır fıkır /fɯkɯɾ fɯkɯɾ/ « ébullition faible avec de petites bulles », gacır gacır /gɑʤɯɾ gɑʤɯɾ/ « grincement fort d’un grand objet », gıcır gıcır /gɯʤɯɾ gɯʤɯɾ/ « grincement faible d’un petit objet »). Notre analyse suggère l’existence d’une corrélation significative entre l’opposition phonologique [ouvert : fermé], acoustique [grave : aigu] (par exemple /ɑ/ vs /ɯ/) et les oppositions sémantiques {grand : petit}, {abondant : rare}, {fort : faible}. Dans ce schéma qui est le plus utilisé (/ɑ/ vs /ɯ/), les probabilités pour que 228 idéophones sur 256 s’associent au hasard en respectant le même système de correspondance systématique sont faibles. Il s’agit donc d’une association qui n’est pas due au hasard, que les locuteurs utilisent pour mieux représenter l’aspect concerné.

International audience In this paper we are interested in the mathematical and numerical analysis of the timedependent Galbrun equation in a rigid duct. This equation modelizes the acoustic propagation in presence of flow. We prove the well-posedness of the problem for a subsonic uniform flow. Besides, we propose a regularized variational formulation of the problem suitable for an approximation by Lagrange finite elements. Dans ce papier, nous nous intéressons à l'analyse mathématique et à l'approximation numérique de l'équation de Galbrun en régime transitoire dans un conduit rigide. Cette équation modélise la propagation d'ondes acoustiques en présence d écoulement. Nous montrons pour un écoulement porteur uniforme subsonique que ce modèle a une solution unique. En outre, nous proposons une formulation variationnelle régularisée qui se prête à une approximation par éléments finis de Lagrange.

Une croissance durable du transport aérien ne sera possible que si les nuisances sonores autour des aéroports, occasionnées par les mouvements d'avions, sont considérablement réduites. Parmi les émissions acoustiques issues de l'avion, le bruit des moteurs et particulièrement le bruit de soufflante est une source prépondérante. Pour réduire ce bruit, l'intérieur de la nacelle est tapissé de matériaux absorbants constitués d'un couche mince (de-type plaque perforée) collée sur des cavités d'air cloisonnées. Le travail de la thèse consiste à étudier, théoriquement et expérimentalement, les propriétés de l'impédance acoustique spécifique de ce type de matériaux, en présence d'un écoulement d'air tangentiel à leur surface, de vitesse représentative de l'environnement dans la nacelle (240 m/s). Une étude bibliographique montre les propriétés de l'impédance d'orifices, de plaques perforées et de tissus métalliques en fonction de la fréquence de l'onde sonore à laquelle ils sont soumis (modèle linéaire), del'amplitude de la vitesse acoustique (modèle non linéaire) et des caractéristiques de l'écoulement d'air. Ces propriétés sont principalement quantifiées par des formules semi- ou totalement empiriques, qui diffèrent selon le dispositif expérimental utilisé et sont spécifiques aux types de couches testées. Une étude expérimentale s'avère donc nécessaire. La majeure partie du travail a consisté en la mise au point d'un banc mesurant l'impédance des couches minces en présence d'écoulement d'air tangentiel, à de forts niveaux sonores. La méthode de mesure choisie est basée sur la technique dite des "deux microphones". Plusieurs méthodes de déduction de l'impédance sont développées et comparées selon cette technique, utilisant une sonde microphonique mobile ou deux microphones classiques fixes. Un échantillon de couche et les capteurs sont placés dans un conduit avec écoulement, dont la vitesse peut atteindre 240 m/s. Des mesures sur une tôle perforée "test" sont comparées aux résultats donnés par un système sans écoulement et à des modèles. La méthode utilisant deux microphones fixes donne des résultats en bon accord avec un modèle empirique de la littérature : en fonction de la vitesse d'air, la résistance de la tôle perforée augmente et la réactance diminue. Les mesures sont effectuées jusqu'à Mach 0,6 et montrent que les lois empiriques d'évolution de l'impédance ne sont pas modifiées à de faibles (< 0,2) ou de forts (> 0,2) nombres de Mach. Les tests sur un matériau de type "tôle perforée 4- tissu métallique" présentent comme attendu une plus faible sensibilité de l'impédance à la vitesse acoustique et à la vitesse de l'écoulement. Parallèlement à ce travail expérimenta], un code de calcul analytique est développé pour modéliser la pression acoustique dans le conduit, en présence d'écoulement uniforme. La sonde mobile permet une exploration de la pression sur une section du conduit. Sans écoulement d'air, la comparaison entre ces mesures et le modèle est satisfaisante. En présence d'écoulement, les différences observées peuvent être expliquées par le fait que le profil de l'écoulement (de type turbulent) n'est pas pris en compte dans le modèle
Lasting increasing of air traffic will only be feasible if noise pollution near airports, due to aircraft flyover, is significantly reduced. Among acoustic emissions from the aircraft, engine noise, and particularly fan noise, is a preponderant source. In order to reduce this noise, the nacelle is lined with absorbing materials made of a thin layer (such as perforated plate) bounded to partitioned air cavities. The thesis work consists in studying, experimentally and theoretically, specifie acoustic impedance properties of these materials, with a tangential air flow whose speed is representative of the nacelle environment (240 m/s). A bibliographic study shows impedance properties of orifices, perforated plates and wire-mesh as a function of acoustic wave frequency (linear model), acoustic velocity (non linear modei) and air flow characteristics. This properties are mainly quantified by semi or totally empirical formulas, which depend on the experimental set-up and are specific for each type of tested layer. An experimental study is then required. Most of the present work consisted in developing a set-up of thin layers impedance measurement with tangential air flow, at high sound pressure levels. The chosen measurement method is based on the so-called "two-microphones" technique. Several impedance deduction methods are developed and compared according to this technique, ueing a mobile microphonic probe or two fixed classic microphones. A layer sample and the transducers are placed in a duct flow in which air fiow speed reaches 240 m/s. Measurements on a "test" perforated plate are compared to no-flow set-up results and models. The fixed microphones method shows good agreement with an empirical model from litterature : perforated plate resistance increases and reactance decreases as a function of air flow speed. Measurements are performed up to Mach 0. 6 and show that empirical laws of impedance evolution are not modified at low (< 0. 2) or high (> 0-2) Mach numbers. Tests on a "perforated plate + wire-mesh" material show as expected a lower sensibility of impedance as a function of acoustic velocity and air flow speed. In addition to this experimental work, an analytical code is developed in order to predict acoustic pressure in the duct with uniform flow. The mobile probe allows pressure exploration on a section of the duct. Without flow, comparison between these measurements and the model is satisfactory. With flow, the observed differences may be explained by the fact that the flow profile (turbulent) is not taken into account in the model

L'objectif de cette thèse est l'étude du bruit propre d'origine hydrodynamique au niveau de l'antenne d'étrave d'un sous-marin pour des fréquences comprises entre 10 Hz et quelques kHz. Dans cette optique, trois problématiques particulières doivent être étudiées : la modélisation du comportement vibro-acoustique des structures en fluide lourd, l'intégration de l'excitation couche limite turbulente (CLT) dans les modèles numériques déterministes et la mesure de la réponse d'une structure sous écoulement turbulent. Le premier chapitre est consacré à la synthèse bibliographique des différentes méthodes existantes pour étudier de tels problèmes. Dans un second chapitre, nous présentons la méthode PTF (Patch Transfer Functions), qui est une approche par sous-structuration de domaines permettant l'étude des problèmes vibro-acoustiques en basses et moyennes fréquences. Cette méthode n'ayant été appliquée qu'en fluide léger, l'un des enjeux de ce chapitre est d'étudier son applicabilité en fluide lourd et de mettre en lumière d'éventuels points de blocage. Nous montrons ainsi que des problèmes de convergence de la méthode apparaissent en fluide lourd. Pour pallier ces difficultés, nous présentons, dans le troisième chapitre, deux stratégies de calcul permettant d'accélérer la convergence globale de la méthode. Le quatrième chapitre propose une application de la méthode PTF pour caractériser la réponse vibro-acoustique en fluide lourd d'une structure soumise à une CLT et couplée à un milieu fluide extérieur et à une cavité acoustique, encombrée par des structures déformables. Pour traiter ce problème, nous complétons, tout d'abord, le modèle PTF par l'introduction de l'excitation CLT dans les modèles déterministes, à partir d'une décomposition de l'interspectre des fluctuations de pression pariétale sur une base d'ondes planes décorrélées. Nous présentons, ensuite, le calcul de l'impédance de rayonnement par pavé pour des surfaces de couplage de géométrie quelconque, ainsi qu'un modèle d'encombrement permettant, à partir de considérations physiques, de tenir compte simplement de la complexité structurale de structures encombrant une cavité acoustique. Cette application nous permet de montrer que l'influence de l'encombrement des cavités sur la réponse vibro-acoustique du système ne peut pas être négligée, lorsque l'on s'intéresse à l'étude du bruit hydrodynamique au niveau d'une antenne d'étrave de sous-marin. Dans le cinquième chapitre, nous développons une technique expérimentale permettant de caractériser le comportement des structures sous écoulement turbulent. Cette technique est basée sur la décomposition en ondes planes décorrélées présentée au chapitre 4 et nécessite la génération de champs de pression pariétale correspondant à ceux que l'on obtiendrait à partir d'ondes propagatives et évanescentes pour tenir compte des caractéristiques spectrales de la CLT. Pour cela, nous utilisons une antenne de monopôles acoustiques, dont nous déterminons numériquement les principaux paramètres (taille, nombre de monopôles et distance antenne paroi). Le nombre de monopôles augmentant avec la fréquence, la mise en oeuvre de cette méthode peut s'avérer délicate. Pour contourner cette difficulté, nous présentons le principe de l'antenne synthétique, dont la validation expérimentale est étudiée dans le dernier chapitre.

Lorsqu'une cavité est soumise à un écoulement turbulent, de forts niveaux sonores peuvent être engendrés. Pur évaluer les niveaux de pression acoustique en champ lointain une approche en deux étapes est proposée. Tout d'abord, des simulations numériques de l'écoulement, considéré comme incompressible, sont réalisées à partir des équations de Reynolds complétées par des lois de fermeture élémentaires (k-c, sgs Smagorinsky). En outre, des visualisations et des mesures de pression fluctuante pariétale sont réalisées en tunnel hydraulique ; ces mesures ne sont pas suffisamment exhaustives pour conduire à une validation totale des modèles numériques dont on a pu cependant repérer certaines lacunes, En conséquence, on a plutôt cherché à combiner les résultats issus de ces modèles et les données expérimentales pour constituer des données d'entrée cohérentes du modèle acoustique correspondant à la deuxième étape. Ensuite, un modèle acoustique simple, fondé sur l'analogie de Lighthill, permet le calcul de la fréquence et de l'amplitude de pression acoustique en champ lointain. Pour tester ce modèle, on s'appuie par ailleurs sur des mesures acoustiques en champ lointain réalisées dans une soufflerie anéchoïque. Le modèle acoustique fournit un ordre de grandeur très satisfaisant des niveaux de pression acoustique mesurés. Enfin, un développement annexe de ce travail a consisté à raffiner la typologie des écoulements dans les cavités lorsque le rapport géométrique L/H augmente. On distingue alors trois configurations d'écoulement. Pour une cavité carrée, l'écoulement est quasi-2D. Pour un rapport géométrique de l'ordre de 1,5, l'écoulement fortement 3D se caractérise par une ondulation transverse de la zone de recirculation principale. Enfin, pour des rapports géométriques supérieurs à 2, la zone de recirculation se concentre sur la partie aval de la cavité ; l'écoulement est alors 2D
Flows over rectangular cavities exhibit various steady and unsteady phenomena, and are of concern in several engineering areas. When the incident flow is turbulent, high acoustic radiations are emitted. To evaluate the acoustic power radiated in the far field, a two-steps procedure is developed. First, the unsteady, incompressible, high Reynolds number flow past a cavity is numerically investigated. The hydrodynamical 3D models which are used are based on standard Reynolds-averaged Navier-Stokes equations closed by some simple turbulence closure models. On another side, experiments are performed in a large water tunnel for different length to depth ratios; flow visualization and fluctuating surface pressure measurements are made to check numerical results which reveal some deficiencies. Morover, the extent of both numerical and experimental results combined to produce consistent input data for the ensuing acoustic model. Secondly, a simple model, based on the Lighthill's acoustic analogy, incorporates the later data, to predict the amplitude and the frequencies of the far field noise. Measurements of the far field sound pressure level in a wind tunnel are also made at subsonic speed. A good agreement between the computed acoustic power in the far field and experimental data is shown. As an interesting by-product of the hydrodynamical study consists in a refined classification of flow structures in the cavity when length-to-depth ratio increases. Three different flow configurations are observed. A quasi-2D flow is observed for a squared cavity. A transitional 3D flow characterized by spanwise undulation of the main recirculating eddy is clearly shown for a length-to-depth ratio about 1,5. For a length-to-depth ratio above 2, the main recirculating eddy which is close to the downstream face of the cavity is purely 2D

Les travaux de recherche du présent projet se situent dans le contexte général de l'optimisation de la technique de sono-thrombolyse (destruction d'un caillot sanguin ou d'un thrombus par cavitation ultrasonore). En effet, certes cette technique a plusieurs avantages par rapport à la solution chirurgicale, mais elle présente des limitations qui sont principalement le risque de libération de fragments du thrombus, susceptibles d'engendrer l'embolie pulmonaire. Face à ces limites actuelles que de la technique de sono-thrombolyse, s'est imposée la nécessité de pousser plus loin les recherches pour mieux comprendre les mécanismes qui la régissent. D'où le projet de la présente thèse qui s'intéresse plus particulièrement aux écoulements générés lors de l'application des ultrasons focalisés dans un liquide. L'objet du présent travail consiste à étudier minutieusement les phénomènes hydrodynamiques et acoustiques, en particulier le streaming acoustique du fluide et la force de radiation ultrasonore agissant sur les particules solides. Cela permettra d'obtenir une connaissance profonde des phénomènes hydrodynamiques se produisant lors de l'application des HIFU dans un milieu liquide chargé de particules.La technique optique de PIV a été adoptée pour mesurer l'écoulement du fluide ainsi que des particules solides. Ceci a permis de caractériser le streaming acoustique induit par la propagation des ultrasons focalisés dans un milieu liquide infini, de le comparer à un écoulement classique de type jet circulaire libre, et de déterminer un diamètre critique au-dessus du quel l'écoulement des particules solides sphériques dans un liquide est dominée par la force de radiation ultrasonore plutôt que par l'entrainement du streaming acoustique. Comme approche numérique, un outil de simulation CFD a été utilisé afin de modéliser le même écoulement de streaming en question et afin de comparer les résultats numériques avec les résultats expérimentaux obtenus
The research work of this project is provided in the context of sono-thrombolysis technique optimization (blood clot or thrombus destruction by ultrasonic cavitation). Indeed, although this technique has several advantages over the surgical solution, but it has limitations that are mainly the risk of thrombus fragments releasing in the circulation, likely to induce pulmonary embolism.In view of these sono-thrombolysis technique current limitations, it has become necessary to carry out further research to better understand the mechanisms that govern it. Hence, comes the project of the present thesis, which is particularly interested in the flows generated by the application of focused ultrasound in a liquid. The purpose of the present work is to accurately study the hydrodynamic and acoustic phenomena, in particular the fluid acoustic streaming and the ultrasound radiation force acting on solid particles. This would provide a deep understanding of the hydrodynamic phenomena occurring during HIFU (High Intensity Focused Ultrasound) application in a liquid medium with particles.Particle Image Velocimetry (PIV) optical technique has been adopted to measure the fluid flow as well as solid particles flow. This allowed us to characterize the focused ultrasound induced acoustic streaming in an infinite liquid medium, to compare it with a conventional circular free jet flow, and to determine a critical diameter above which solid spherical particles flow in a liquid is dominated by the radiation force rather than the acoustic streaming drag force. As a numerical approach, a CFD (Computational Fluid Dynamics) simulation tool was used to model the same streaming flow and to compare the numerical results with the experimental obtained ones

Les travaux de recherche du présent projet se situent dans le contexte général de l'optimisation de la technique de sono-thrombolyse (destruction d'un caillot sanguin ou d'un thrombus par cavitation ultrasonore). En effet, certes cette technique a plusieurs avantages par rapport à la solution chirurgicale, mais elle présente des limitations qui sont principalement le risque de libération de fragments du thrombus, susceptibles d'engendrer l'embolie pulmonaire. Face à ces limites actuelles que de la technique de sono-thrombolyse, s'est imposée la nécessité de pousser plus loin les recherches pour mieux comprendre les mécanismes qui la régissent. D'où le projet de la présente thèse qui s'intéresse plus particulièrement aux écoulements générés lors de l'application des ultrasons focalisés dans un liquide. L'objet du présent travail consiste à étudier minutieusement les phénomènes hydrodynamiques et acoustiques, en particulier le streaming acoustique du fluide et la force de radiation ultrasonore agissant sur les particules solides. Cela permettra d'obtenir une connaissance profonde des phénomènes hydrodynamiques se produisant lors de l'application des HIFU dans un milieu liquide chargé de particules.La technique optique de PIV a été adoptée pour mesurer l'écoulement du fluide ainsi que des particules solides. Ceci a permis de caractériser le streaming acoustique induit par la propagation des ultrasons focalisés dans un milieu liquide infini, de le comparer à un écoulement classique de type jet circulaire libre, et de déterminer un diamètre critique au-dessus du quel l'écoulement des particules solides sphériques dans un liquide est dominée par la force de radiation ultrasonore plutôt que par l'entrainement du streaming acoustique. Comme approche numérique, un outil de simulation CFD a été utilisé afin de modéliser le même écoulement de streaming en question et afin de comparer les résultats numériques avec les résultats expérimentaux obtenus
The research work of this project is provided in the context of sono-thrombolysis technique optimization (blood clot or thrombus destruction by ultrasonic cavitation). Indeed, although this technique has several advantages over the surgical solution, but it has limitations that are mainly the risk of thrombus fragments releasing in the circulation, likely to induce pulmonary embolism.In view of these sono-thrombolysis technique current limitations, it has become necessary to carry out further research to better understand the mechanisms that govern it. Hence, comes the project of the present thesis, which is particularly interested in the flows generated by the application of focused ultrasound in a liquid. The purpose of the present work is to accurately study the hydrodynamic and acoustic phenomena, in particular the fluid acoustic streaming and the ultrasound radiation force acting on solid particles. This would provide a deep understanding of the hydrodynamic phenomena occurring during HIFU (High Intensity Focused Ultrasound) application in a liquid medium with particles.Particle Image Velocimetry (PIV) optical technique has been adopted to measure the fluid flow as well as solid particles flow. This allowed us to characterize the focused ultrasound induced acoustic streaming in an infinite liquid medium, to compare it with a conventional circular free jet flow, and to determine a critical diameter above which solid spherical particles flow in a liquid is dominated by the radiation force rather than the acoustic streaming drag force. As a numerical approach, a CFD (Computational Fluid Dynamics) simulation tool was used to model the same streaming flow and to compare the numerical results with the experimental obtained ones

L'étude décrit le rayonnement acoustique intérieur et extérieur à une enveloppe cylindrique finie déformable, prolongée par un baffle cylindrique infini, avec présence d'un fluide occupant le milieu interne, en mouvement uniforme et un fluide occupant le milieu externe infini au repos. Le milieu interne pourra contenir des sources acoustiques monopolaires, dipolaires ou une répartition surfacique de sources dipolaires dont le but est de modéliser le bruit émis par une pale de ventilateur La pression acoustique externe est exprimée sous forme intégrale de simple couche alors que la pression acoustique interne est de simple couches sur la sur face du cylindre et de double souche sur la surface de l'obstacle interne s'apparentant à la pale d'un ventilateur. Le modèle développé qui intègre l'aspect modal de la réponse de la coque, le rayonnement externe et interne et la prise en compte de fluide lourd et/ou léger avec ou sans écoulement constitue la modélisation de rayonnement de cylindre par la méthode intégromodale la plus sophistiquée actuellement. La résolution globale du problème s'effectue par projection dans la base in vacuo de cylindre sur appuis
An analytical of the modelisation of the acoustic radiation from a finite cylindrical shell with infinite rigid extensions is presented9 The shell is immersed in an infinite surrounding fluid at rest and contains flowing fluid. The shell is excited either by an harmonic driving force or by internal acoustic sources. In this study the theory and the main original results on the internal radiation impedances, the influence of the flowing fluid and the influence of the nature of fluid (heavy and/or light) on the acoustic radiated power in both medium exterior and interior are presented

Dans ce travail, nous nous intéressons au problème de la réponse vibratoire et du rayonnement acoustique des structures sollicitées par des écoulements turbulents. Ces problèmes d'interaction fluide-structure demeurent une préoccupation dans le secteur des transports à grande vitesse (confort acoustique des passagers) mais aussi dans le domaine de la production d'énergie nucléaire (exigence de sûreté). L'objectif à longs termes serait de pouvoir prédire numériquement la réponse d'une structure connaissant les caractéristiques de l'excitation induite par l'écoulement. Notre travail s'inscrit dans cette démarche. L'étude des problèmes d'interaction fluide-structure est délicate compte tenu des différentes disciplines scientifiques qu'elle fait intervenir (mécanique des fluides, mécanique des vibration, acoustique). Nous avons donc choisi d'étudier une configuration élémentaire permettant d'avoir accès aux différents paramètres du problème : excitation, vibration et acoustique. Cette configuration est celle d'une conduite cylindrique sollicitée par un écoulement interne pleinement développé. Avec ce dispositif, nous nous sommes fixé deux objectifs : en premier, analyser les différents mécanismes qui conduisent à la réponse acoustique de la conduite et, en second, créer une base de données complète qui puisse être utilisée pour caler des codes de prédictions. Pour assurer la validité et la qualité de la base de données, nous portons un grand soin à la conception et à la réalisation du moyen d'essai. La zone de mesures se situe ainsi à 45 diamètres de l'extrémité amont de la conduite pour obtenir un écoulement pleinement développé (vitesse maximale : 130 m/s), ceci est confirmé par des mesures de profils de vitesse et d'évolution longitudinale de la pression statique. De son coté, la coque de diamètre 0,125 m, de longueur 0,46 m et d'épaisseur 0,5 mm dont nous mesurons la réponse vibroacoustique est contrôlée via une analyse modale. Une attention particulière est portée sur l'aspect excitation tant du point de vue mesure que traitement La pression pariétale induite par l'écoulement est mesurée par un réseau de microphones montés affleurant à la paroi interne de la conduite. Les résultats obtenus sont alors traités pour éliminer la contribution acoustique en basses fréquences et corriger la perte de résolution spatiale en hautes fréquences. Trois techniques dites de décontamination acoustique sont détaillées et testées, cette partie constitue une originalité de notre travail notamment pour ce qui est des résultats sur la densité interspectrale. Toutes les données relatives au champ de pression pariétale permettent d'alimenter un modèle traduisant le comportement fréquentiel et spatial du champ excitateur. Ce modèle est à son tour implanté dans un code de calcul développé au Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique de Marseille et différentes simulations montrent l'importance de la vitesse de convection sur les prédictions. Pour compléter la base de données, la réponse vibratoire de la coque soumise à l'écoulement est mesurée à l'aide d'un vibromètre laser, de même son rayonnement acoustique est mesuré au moyen de microphones et d'une sonde intensimétrique. Ces réponses font apparaître un comportement modale clairement identifié jusqu'à 1600 Hz. Leur évolution avec la vitesse d'écoulement suit une loi puissance en U3'2
In this study, we focus on flow induced vibration and noise phenomena. This type of fluid-structure interaction problem concerns mainly high speed transports (acoustic corn-fort) and nuclear power production (security). Long-dated, the global aim is the possibility to predict the vibroacoustic response of a structure knowing the characteristics of the flow excitation. Our work is in keeping with this general pattern. The study of such phenomena is difficult because it includes several scientific branches as fluid mechanics, vibration mechanics and acoustic. Therefore, we chose to consider a simple configuration allowing to have access to the different parameters : excitation, vibration and acoustic. So, our experimental study considers the vibroacoustic response of a pipe excited by a fully developed internai flow. The aims of our work are (i) the understanding of the mechanism leading to the response of the pipe and (ii) the creation of a data bank usable for numerical predictions. To insure the validity and the quality of our data bank, we take special care of the conception and the realization of the pipe rig facility which was mounted in anechoic wind tunnel of the LMFA. So, the test section is located 45 diameters from the upstream end of the pipe to achieve a fully developed flow. This characteristic is confirmed owing to velocity profiles and static pressure measurements up to a maximal centerline flow velocity of 130 m/s. Moreover, the 0. 125 m diameter, 0. 46 m long and 0. 5 mm thickness shell which we measure the vibroacoustic response is controlled with a modal analysis. We turn one 's attention to the characterization of the excitation induced by the flow. The wall pressure field is measured with an array of flush-mounted microphones. Then, the results are treated to cancel the acoustic contribution in the low frequency range and to correct the loss of spatial resolution for higher frequencies. Three noise cancellation techniques are detailed and tested. This point represents an original part of our work, especially its extension to the cross-spectral density of the wall pressure field. All the data on the wall pressure field are regrouped in a model of excitation traducing its frequential and spatial behavior. Then, this model is introduced in numerical calculation developed by the Mechanics and Acoustic Laboratory of Marseille. Several simulations show the importance of the convection velocity on the predictions. To complete the data bank, the vibration response of the pipe excited by the flow is measured with a laser vibrometer and the acoustic radiation is measured with microphones and an intensity probe. These responses exhibit a modal behavior identified up to 1600 Hz and follow a power law U03,2 with the flow velocity

Ce travail de thèse effectué au Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Maine s'inscrit dans le cadre d'une étude à caractère expérimental sur la propagation des ondes acoustiques dans des guides traités acoustiquement en présence d'un écoulement. Les guides d'onde considérés sont des conduits droits dont la paroi peut être localement modifiée. Les traitements pariétaux appliqués sont caractérisés globalement par leur impédance. Déterminer l'impédance de ces éléments permet d'en déduire l'atténuation sonore pour des applications industrielles possibles, telles que la réduction des nuisances sonores dans des pots d'échappement ou des réacteurs d'avion.
La présente étude se limite à des traitements à réaction dite locale, dont l'impédance est estimée en fonction de la fréquence.

Une méthode basée sur la décomposition modale de la pression est exposée. La modélisation est adaptée aux différents traitements pariétaux étudiés et permet d'obtenir les caractéristiques de la transmission d'une onde acoustique. Les applications sont effectuées dans le cas de la propagation d'un mode plan, dans le cas où plusieurs modes sont considérés, ou enfin, dans le cas où le profil d'un écoulement non uniforme est pris en compte. Cette méthode est associée à une méthode inverse permettant d'estimer l'impédance des traitements pariétaux.

Les résultats sont confrontés aux mesures réalisées. Les expériences ont été menées sur des bancs à écoulement où des mesures de matrice de diffusion sont réalisées à partir d'une méthode multi-microphonique classique.

Le but de cette étude est de mettre au point une technique nouvelle de mesure de l'intensité acoustique en présence d'un écoulement uniforme, qui soit valable pour des configurations aéroacoustiques complexes. Cette nouvelle méthode s'appuie sur la mesure directe, d'une part, de la pression acoustique instantanée par un microphone et, d'autre part, du vecteur vitesse acoustique instantanée par un fil (ou film) chaud. Afin de maîtriser les champs aérodynamiques nous avons décomposé le travail en deux étapes de complexité croissante. 1) Onde plane en présence d'un écoulement uniforme. Nous montrons que l'utilisation du fil chaud pour la mesure de la vitesse acoustique conduit à des résultats comparables à ceux obtenus par une méthode plus classique fondée sur l'utilisation de deux microphones. 2) Onde oblique en présence d'un écoulement uniforme. L'extension de la méthode à des champs acoustiques distribués sur des modes d'ordre supérieur pour une fréquence discrète est effectuée avec une sonde à films chauds croisés. La validation des mesures est fondée sur la comparaison des distributions, dans une section droite, des vitesses et intensité acoustiques déterminées expérimentalement, aux distributions de ces vecteurs obtenues par simulation numérique. Malgré certaines difficultés liées aux conditions expérimentales extrêmement difficiles, nous avons pu vérifier les propriétés des modes étudiés et les phénomènes liés aux conditions aux limites. Ce travail apporte ainsi une solution fiable à un problème aujourd'hui non résolu.

Les écoulements vrillés (i. E. En rotation par rapport à la direction principale de l'écoulement) présentent des topologies très variées en fonction du rapport entre la vitesse débitante et la vitesse de rotation. Si ce rapport est suffisamment grand, il se forme une zone de recirculation sur l'axe de rotation. Cette propriété est utilisée dans les foyers de turbines pour stabiliser la flamme et la rendre compacte. Cependant, ces écoulements sont sujets à des instabilités de combustion résultant du couplage entre l'acoustique et la réaction chimique, pouvant entraîner jusqu'à la destruction du système. Ces instabilités sont totalement imprévisibles à l'aide des méthodes d'ingénierie classiques. Le travail présenté dans ce mémoire de thèse propose de démontrer que de nouveaux outils numériques sont potentiellement capables de prédire les instabilités de combustion. Par exemple, la méthode de Simulation aux Grandes Echelles, implémentée dans un code de calcul compressible permet de prendre en compte les ingrédients principaux des instabilités de combustion comme l'acoustique et l'interaction entre un front de flamme et une structure tourbillonnaire. Ce travail de thèse montre une validation de la simulation aux grandes échelles dans une géométrie industrielle complexe (brûleur SIEMENS) pour un écoulement vrillé non-réactif et réactif. Le code de calcul utilisé est le code AVBP, développé au CERFACS. Les résultats numériques sont comparés avec succès à des mesures expérimentales effectuées à l'Université de Karlsruhe (Allemagne). De plus, une analyse approfondie de l'acoustique de la configuration et de son interaction avec la combustion est présentée. Pour cette analyse, c'est un autre code du CERFACS (AVSP) qui est utilisé.