Calcul du rayonnement acoustique de structures à partir de données vibratoires par une méthode de sphère équivalente

= Calculation of acoustic radiation from vibrational data using an equivalent sphere method

• Auteur / Autrice : Laurent Bouchet
• Direction : Claude Boisson
• 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 ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LVA - Laboratoire Vibrations Acoustique (Lyon, INSA)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vibrations

Sphère

Émission acoustique

Résumé

La prévision du bruit rayonné par une structure vibrante à partir de données vibratoires calculées ou mesurées intéresse de nombreux industriels qui, dès le stade de la conception, peuvent prévoir, analyser et éventuellement corriger les nuisances sonores engendrées par une machine. Grâce aux récents développements des moyens de calcul numériques, les travaux de recherche théoriques et expérimentaux dans le domaine de la vibro-acoustique ont fortement progressé. Ils ont conduit à des logiciels de calcul basés sur des méthodes d'éléments finis ou d'éléments finis de frontière qui nécessitent cependant des investissements importants : calculateurs puissants et utilisateurs avertis. Afin de réduire les temps de calcul, le principe des sources équivalentes a été appliqué en remplaçant la structure vibrante par une sphère qui va générer le même rayonnement acoustique que cette structure. Le champ de vitesse vibratoire à la surface de la structure étant supposé connu par le calcul ou par la mesure, il est utilisé pour déterminer le champ de vitesse à la surface de la sphère équivalente par minimisation (méthode de la sphère équivalente proprement dite) ou par projection (approche géométrique). Les deux méthodes sont validées sur des exemples numériques et expérimentaux lorsque la structure admet une géométrie simple et compacte. Différents paramètres qui permettent de caractériser le modèle (rayon et position de la sphère par exemple) ainsi que la précision et la stabilité des résultats en fonction du maillage vibratoire et des erreurs de mesure sont discutés.

The prediction of sound radiated by vibrating structures using measured or calculated data is of interest to many manufacturers because it allows them to anticipate, analyze and correct the noise emitted by a machine. Numerical methods for solving acoustic radiation problems such as Finite Element Method or Boundary Element Method have been widely developed but still remain difficult to apply since they require powerful calculators and experienced users. In order to limit computation time, the principle of equivalent sources has been applied and the structure replaced by a sphere which radiates the same acoustic field as the structure's one. The normal velocity field onto the surface of the structure, which is assumed to be measured or calculated, has been used to calculate the velocity field onto the sphere using a minimization technique (the actual equivalent sphere method) or a direct projection (geometrical approach). Both methods have been validated from numerical and experimental data associated with simple and compact structures. The influence of the model parameters (position and radius of the equivalent sphere as well as vibrational mesh and measurement errors) on the accuracy and stability of the radiated acoustic field has been investigated.