Absorption acoustique des milieux poreux a simple et double porosité : modelisation et validation experimentale

= Sound absorption of porous media with single and double porosity : Modelling and experimental validation

• Auteur / Autrice : Xavier Olny
• Direction : Claude Boutin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Méthodes de conception en bâtiment et techniques urbaines
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Institut national des sciences appliquées (Lyon1957-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Méthodes d'homogénéisation numérique

Matériaux poreux

Son -- Absorption

Résumé

Les matériaux poreux sont très souvent utilisés en tant que dispositifs absorbants dans les environnements bruyants, pour le bâtiment ou en milieu extérieur. Il est utile de pouvoir décrire ces matériaux, en vue de les adapter pour des performances souhaitées. L'acoustique des milieux à simple porosité est rappelée, en introduisant la méthode d'homogénéisation des milieux périodiques à échelles séparées. Les principaux modèles phénoménologiques existants sont également présentés. La méthode HSP, bien adaptée à la description des milieux à double porosité, est utilisée pour mettre en évidence la diversité des couplages inter-échelles pouvant exister, pour des matériaux « réalistes ». La théorie est confrontée à des mesures expérimentales effectuées sur des matériaux à double porosité artificiels faits de panneaux microporeux perforés. On montre que le comportement de milieux poreux à échelles multiples, peut être très différent de celui d'un matériau à simple porosité. Deux milieux microporeux sont utilisés pour construire des matériaux à double porosité correspondant aux situations de fort et faible contraste de perméabilité. Il ressort que la création d'un second réseau de pores peut contribuer à améliorer significativement 1' absorption du matériau microporeux initial, et ceci dans une large bande de fréquence. En ce qui concerne le dispositif expérimental, les mesures à basse fréquence ont été réalisées dans un tube à ondes stationnaires de grandes dimensions, pour laquelle la méthode de la fonction de transfert à un microphone a été adaptée. Parallèlement, il a été montré que l'utilisation de signaux périodiques sinusoïdaux pseudo-aléatoires pouvait améliorer la détermination de la fonction de transfert de systèmes linéaires corrompus par des non-linéarités.

Porous materials are widely used as passive absorbers in noisy buildings or outdoor environment. It appears useful to be able to describe and adapt the material to wanted performances. Acoustics of simple porosity media is recalled using an homogenisation technique of periodic separated scale media (HSP). The main phenomenological existing models are also presented. Then the HSP method, well adapted to double porosity media, is used to point out the diversity of interscale couplings in realistic media. The theory is compared to experimental measurements performed on artificial double porosity materials made of micro porous perforated panels. It is shown that the behaviour of multi-scale porous media can be significantly different from single porosity material. Two microporous media are used to build double porosity media corresponding to the cases of high and low permeability contrast. It appears that a second network of pores can greatly improved the absorption of the initial microporous material in a wide range of frequencies. Regarding the experimental set-up, the low frequency measurements have been performed in a large standing waves tube using an adaptation of the single microphone transfer function method. Also, Periodic sinusoidal pseudo-random test signals have been shown to improve the quality of the measurement regarding the distortion effects.