Contribution à l'étude de matériaux absorbants acoustiques en présence d'écoulement

A contribrution to acoustic absorbing materials understanding in the presence of a mean flow

• Auteur / Autrice : Benoit Nennig
• Direction : Mabrouk Ben Tahar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique avancée
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Compiègne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments finis, Méthode des

Son -- Absorption

Isolation acoustique

Isolants acoustiques

Euler, Équations d'

Mécanique des fluides

Acoustique

Mots clés libres

Poroléatique

Biot

Galbrun

Ecoulement

Matériaux absorbants

Aéroacoustique

Résumé

La propagation et l'absorption du bruit en présence d'un écoulement moyen représente un des problèmes majeurs en matière d'acoustique des transports. On peut citer à titre d'exemple les silencieux automobiles ou les traitements intérieurs des nacelles des réacteurs d'avions. En particulier nous nous sommes intéressés aux matériaux non localement réactifs dans le domaine fréquentiel. Le modèle de Biot qui permet la description de la phase fluide et de la phase solide a été retenu pour la description des matériaux poreux. Deux approches originales ont été développées. La première, basée sur une méthode modale, a permis d'observer les effets de la convection ainsi que l'influence du squelette du matériau poreux sur l'absorption en considérant simplement un écoulement uniforme. Cette méthode étend le mode matching aux problèmes vectoriels et a permis d'obtenir des résultats fiables et rapides sur des géométries canoniques. La seconde méthode, basée sur la méthode des éléments finis, a permis d'étudier en particulier l'effet de l'écoulement en modélisant la propagation dans les écoulements non potentiels grâce à l'équation de Galbrun, modèle équivalent aux équations d'Euler linéarisées. Les effets de réfraction dans la couche limite et leurs effets sur l'absorption ont pu être observés et quantifiés sur des géométries complexes.

The propagation and absorption of sound waves in ducts with flow is a major issue in applied acoustics. The practical applications of such work range from noise transmission in vehicle exhaust systems, through ventilation and air conditioning ducts, to the prediction of more complex three-dimensional fields in aircraft engine-duct systems. In this work, we propose two methods in order to model non-locally reacting liners in the frequency domain. The Biot's model, which describes both solid phase and fluid phase acoustic interactions, is used in the absorbing poroelastic material. Depending on the problem, two approaches have been investigated: (i) A mode matching scheme has been developed in the case of a uniform mean flow and for circular ducts. This model has been shown to produce fast and accurate results when compared with a full FEM model. The technique allows us to identify respectively the influence of the elastic skeleton of the absorbing material well as the convection effects due the mean flow. (ii) To tackle more complex geometries, a finite element model based on Galbrun's equation (equivalent to the Linearized Euler Equations) has been developed. The refraction effects in the boundary layer on the Transmission Loss of dissipative silencers are shown.