Thèse soutenue

Contributions à l’étude des générateurs d'ondes thermoacoustiques : contrôle actif des auto-oscillations et propagation non linéaire

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Auteur / Autrice : Côme Olivier
Direction : Guillaume PéneletPierrick LottonGaëlle Poignand
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Acoustique
Date : Soutenance le 13/10/2015
Etablissement(s) : Le Mans
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'acoustique de l'Université du Mans - Laboratoire d'acoustique de l'université du Maine / LAUM
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Pénelet, Pierrick Lotton, Gaëlle Poignand

Résumé

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Les moteurs thermoacoustiques sont des machines thermodynamiques cycliques, qui font usage d’un gradient de température dans un matériau poreux pour générer du travail acoustique. Les modèles historiques décrivant ces moteurssont basés sur la théorie linéaire de la thermoacoustique, qui faillit à qualifier leurs conditions de fonctionnement etde saturation car différents effets non linéaires dissipent une partie non négligeable de l’énergie acoustique produiteet perturbent la distribution de température dans le noyau et l’éloignent de la distribution pour laquelle le moteur aété optimisé.Les travaux présentent les résultats expérimentaux issus d’une approche globale pour limiter l’impact de ces effetsnon linéaires, en ajustant le champ acoustique par un rétro-contrôle acoustique dans le moteur afin d’exploiter au mieux la distribution de température présente dans la machine.Un modèle simplifié est établi afin de comprendre les phénomènes en jeu dans les comportements dynamiques complexes observés expérimentalement, tels que l’augmentation de l’efficacité de conversion thermoacoustique coupléeà une baisse de la différence de température dans le régénérateur, l’extinction de l’auto-oscillation, ou un comportementhystérétique des seuils d’instabilité. Ce modèle est basé sur une approche à constante localisée et une description discrète des transferts thermiques pour réduire l’ordre de complexité du problème.Une étude complémentaire est présentée sur la propagation non linéaire dans les moteurs thermoacoustiques, pouvantamener à la formation d’ondes de choc. Des outils de description de cette propagation sont adaptés au cas desauto-oscillations thermoacoustiques afin de mettre en évidence les paramètres déterminant dans l’amplification duphénomène de cascade harmonique dans des configurations académiques de moteurs thermoacoustiques.