Apport de la simulation numérique à l'évaluation du bang sonique issu des météorites

Supply of the numerical simulation for the evaluation of the sonic boom of meteorites

• Auteur / Autrice : Martin Henneton
• Direction : François Coulouvrat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Météorites

Aérodynamique hypersonique

Bang sonique

Résumé

Dans le cadre du Traité d'Interdiction Complète des Essais nucléaires, les infrasons sont une des méthodes permettant de détecter les explosions nucléaires. Celles-ci doivent être distinguées des sources naturelles d'infrasons telles que les rentrées atmosphériques de météorites. Afin de modéliser une météorite comme source infrasonore, des simulations volumes finis de l'écoulement hypersonique sont portées en champ suffisamment lointain afin de satisfaire les hypothèses de l'acoustique. Elles sont ensuite couplées à une méthode de tracé de rayons non linéaire afin de propager la signature dans l'atmosphère jusqu'au sol. En gaz parfait, cette approche permet de valider les modèles théoriques basés sur des hypothèses simplificatrices. Les simulations plus réalistes en gaz réels à l'équilibre thermochimique montrent une forte modification du champ proche mais ont une influence modérée sur la signature acoustique au sol. Les résultats numériques sont comparés à des enregistrements infrasonores et sismiques dans le cadre de la météorite de Carancas (Pérou, 2007), largement documentée. Cette confrontation met en évidence un accord raisonnable sur les spectres des signaux mais une surestimation importante de la surpression simulée pour les récepteurs les plus proches du cratère d'impact. Cette étude nous a également permis de proposer une nouvelle trajectoire de rentrée de la météorite et d'identifier l'une des arrivées enregistrées comme liée au bang sonique.

Within the framework of the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty, infrasound is one survey technique monitoring nuclear explosions. These ones have to be distinguished from natural sources of infrasound like atmospheric meteorite entries. With a view to investigate meteorites as an infrasound source, finite volume simulations of the hypersonic flow are performed at sufficiently far distances to reach the acoustic regime. They are then matched to a nonlinear ray tracing method to propagate the signal within the atmosphere down to the ground. For perfect gases, this approach allows us to validate the theoretical model based on simplifying assumptions. More realistics simulations in real gases at thermochemical equilibrium, show a major modification of the pressure field in the nearfield but a moderate influence for infrasound at the ground level. Numerical results are compared to infrasound and seismic measurements in the case of the well-documented meteorite of Carancas (Peru, 2007). This confrontation highlights a good agreement for the spectrum of the waveform but a large overestimation of the overpressure at receptors located near the impact crater. This study also allowed us to propose a new entry trajectory for the meteorite, and to identify one of the recorded signals as a sonic boom.