Comportement vibroacoustique de systèmes de grandes dimensions excités par des sources aéroacoustiques : application aux Trains Grandes Vitesses

= Vibroacoustic behaviour of large structures excited by aeroacoustic sources : Specific application to high speed trains

• Auteur / Autrice : Fabien Letourneaux
• Direction : Alain Blaise
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LVA - Laboratoire Vibrations Acoustique (Lyon, INSA)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aérodynamique

Trains à grande vitesse -- France

Vibrations

Résumé

Dans le domaine des transports, la nécessité de se conformer à des normes acoustiques sans cesse plus sévères et l'accession de la notion de confort acoustique au rang de critère essentiel de qualité du produit, ont conduit les industriels à s'intéresser au développement de modèles prédictifs du comportement vibroacoustique des véhicules, encore très mal compris. Il est ainsi apparu nécessaire d'engager des recherches sur le comportement vibroacoustique de grandes structures complexes en mouvement dans un fluide léger infini. Notre travail s'inscrit plus particulièrement dans le domaine basses fréquences pour lequel les sollicitations survenant à grande vitesse sont principalement d'origine aéroacoustique. L'objectif est de proposer une nouvelle approche, basée sur la compréhension physique des principaux phénomènes générateurs du bruit interne, et qui se positionne comme une alternative aux méthodes de discrétisation pour des études avant-projet. La méthode retenue est une méthode mixte simplifiée alliant théorie et expérience : s’appuyant sur des connaissances expérimentales pour diminuer la complexité du système, la modélisation repose sur une approche analytique intégra-modale associée à une technique de RAYLEIGH-RITZ. Développée d'abord dans le cadre général de structures minces quelconques, l'approche est illustrée dans un second temps sur un système parallélipipédique constitué de plaques planes orthotropes. L'une des principales originalités de notre étude consiste à envisager la transmission acoustique de structures hétérogènes soumises à des excitations aéroacoustiques. Nous aboutissons alors à la définition d'un outil numérique souple capable de déterminer les modes et chemins de transmission privilégiés du bruit, améliorant ainsi notre connaissance de ces systèmes et autorisant de surcroît des actions visant à réduire les niveaux sonores subis par les passagers. Une application spécifique est réalisée sur le cas du T. G. V. Duplex, dans le cadre d'une collaboration avec la SNCF sur un projet d'amélioration du confort acoustique dans le domaine 0-500 Hertz.

The noise transmission through moving structures is of high interest in transport industries which have to conform more and more severe acoustic standards. Development of researches on acoustic behaviour of large and complex structures moving in a light fluid becomes then very topical. Our work concerns especially low frequency range and high speeds where loadings are mainly due to aeroacoustic sources. The purpose is to propound for this kind of problems a new approach, based on the understanding of the principal physical phenomena producing high internal sound levels and which places as an alternative of discretization methods for preliminary draft studies. We carry out a simplified method combining theoretical and experimental aspects: Being supported on experimental knowledge in order to decrease the complexity level of the system, our model lies on an analytical modal description associated with a RAYLEIGH-RITZ technique. First developed in the case of general thin heterogeneous structures, the model is then written for a parallelipipedic structure made up of orthotropic plane plates. One of the best originalities of our study is to analyze the acoustic transmission through heterogeneous structures excited by aeroacoustic sources. It has led us to define a flexible numerical tool which allows the preferential ways of noise transmission to be identified and which increases our knowledge on such systems. Solutions for reducing internal acoustic levels embarrassing passengers are defined. A specific application is done on the double deck T. G. V. In the context of a collaboration with the French Rail Ways Society (S. N. C. F. ) on an acoustic comfort improvement project for the 0-500 Hertz range.