Diffusion acoustique dans les lieux de travail

Acoustical diffusion in workspaces

• Auteur / Autrice : Hugo Dujourdy
• Direction : Jean-Dominique Polack
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance le 29/04/2016
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris (2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Jean Le Rond d'Alembert (Paris ; 2006-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Adam, Djimédo Kondo, Brian F.G. Katz, Patrick Chevret, Thomas Toulemonde
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Le Bot, Jean-Jacques Embrechts

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bureaux -- Aménagement

Sonie

Acoustique architecturale

Mots clés libres

Acoustique architecturale

Plateaux de bureaux

Densité d'énergie

Coefficient de diffusion

Tenseur énergie-impulsion

Microphone SoundField

Architectural acoustics

Open-space offices

Energy density

Résumé

Il y a plus d'un siècle, les conditions de travail ont fortement évolué sous l'influence de l'industrialisation et notamment à partir de nouvelles méthodes de travail du type Tayloriennes. Des bureaux ouverts à l'Action Office des années 50, c'est plus de 60% de la population active qui est concernée aujourd'hui en Europe. L'évolution des réglementations, liée à la prise de conscience collective des effets psychosomatiques des nuisances sonores, entraîne l'implication par les maîtrises d'ouvrages de bureaux d'études acoustiques pour la préconisation et la mise en œuvre dans la construction et la réhabilitation des espaces tertiaires. La rencontre d'acteurs scientifiques et industriels a donné lieu à ce travail de thèse, étudiant la propagation de l'énergie acoustique pour des espaces dont une des dimensions est différente des autres.La méthode se réduit à la conservation du tenseur énergie-impulsion puis à un système d'équations couplées sur l'intensité acoustique et sur la densité d'énergie. C'est un système hyperbolique d'équations linéaires aux dérivés partielles du premier ordre. Une méthode d'intégration sur une à deux dimensions de l'espace permet d'introduire les coefficients d'absorption et de diffusion moyens. Nous introduisons le potentiel d'intensité et nous écrivons le système sous la forme d'une équation hyperbolique linéaire aux dérivées partielles du second ordre impliquant la densité d'énergie, l'intensité acoustique ou le potentiel d'intensité sur une ou deux dimensions. Nous proposons une méthode analytique approchée permettant de vérifier les résultats à une dimension.Pour la conception acoustique des plateaux de bureaux, la modélisation informatique est un outil remarquable souffrant pourtant de limitations restreignant ses applications. Nous résolvons le formalisme introduit dans ce travail par la méthode des différences finies dans le domaine temporel sur une et deux dimensions. Les schémas utilisés sont stables et explicites et peu couteux en mémoires informatiques. Le fait que nous nous intéressions à une variable énergétique permet de considérer un pas de modélisation spatial important - de l'ordre du mètre - et d'accélérer d'autant les calculs.Le partenariat industriel nous a notamment permis d'accéder à des espaces de type plateaux de bureaux. Nous comparons les résultats des modélisations avec des mesures in situ conduites avec un microphone SoundField ST250 permettant l'estimation de la densité d'énergie et de l'intensité acoustique.

More than a century ago, working conditions have evolved under the influence of industrialization and especially of new management methods such as the Taylorism. From Open-Spaces to Action Offices in the 1950s, more than 60 % of the European working population is concerned today. The evolution of regulations, linked to the collective awareness of the psychosomatic effects of noise, has led clients to request the involvement of acoustical consultants for giving recommendations and supervising their implementation in constructions and rehabilitations of office spaces. This is why scientific and industrial stakeholders joined forces for this thesis dedicated to the propagation of sound energy within rooms characterized by one dimension different from the others.The method developed in this thesis reduces the conservation of the energy-stress tensor to a system of coupled equations for the sound intensity and the sound energy density. It is a hyperbolic system of linear, partial differential equations of first order. Integrating this system on one or two space dimensions leads to the introduction of the mean absorption and diffusion coefficients. We then introduce an intensity potential and write the system in the form of a linear hyperbolic equation involving partial derivatives of second order for the energy density, the sound intensity, or the intensity potential in one or two dimensions. We also propose an analytical approximated method to verify the results in one dimension.For the acoustic design of open-space offices, computer modelling is an outstanding tool. Yet limitations restrict its applications. We solve the equations introduced in this work by the finite-difference time-domain method in the one- and two-dimensional cases. We use stable and explicit schemes that require little computer memory. Considering energy variables allows the use of large spatial steps - of the order of the metre - and accelerates the calculations.The industrial partnership notably gave us access to open-space offices. We compare the results of the modelling with in situ measurements carried out with a SoundField ST250 microphone that makes it possible to estimate the sound energy density and the sound intensity.