Estimation des incertitudes de modélisation du bruit des éoliennes

Uncertainty quantification in wind turbine noise modeling

• Auteur / Autrice : Bill Kayser
• Direction : Benoit Gauvreau, David Ecotière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance le 19/11/2020
• Etablissement(s) : Le Mans
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Unité mixte de recherche en acoustique environnementale
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité Mixte de Recherche en Acoustique Environnementale / UMRAE
• Jury : Président / Présidente : Robert Faivre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benoit Gauvreau, David Ecotière, Robert Faivre, Franck Bertagnolio, Bertrand Dubus, Isabelle Schmich-Yamane
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Robert Faivre, Marie-Annick Galland

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Son -- Propagation

Émission acoustique

Bruit

Éoliennes

Mots clés libres

Emission et propagation du bruit des éoliennes

Quantification d'incertitude

Propagation d'incertitude

Analyse de sensibilité globale

Wind turbine noise

Sensitivity analysis

Uncertainty analysis

Résumé

Il existe aujourd'hui un enjeu sociétal majeur à étudier l’émission et la propagation du bruit émis par les éoliennes, et notamment de quantifier l'incertitude sur l'estimation des niveaux sonores. En effet, bien que ces niveaux sonores soient relativement faibles en regard de ceux générés par d’autres sources acoustiques de l’environnement (e.g. les transports terrestres), les nuisances sonores d’origine éolienne sont souvent mises en avant comme gêne potentielle. Ainsi, ces travaux de thèse visent à quantifier la dépendance spatiale et fréquentielle des incertitudes rencontrées en acoustique environnementale, et en particulier concernant le bruit des éoliennes. Pour ce faire, un couplage est réalisé entre un modèle d’émission acoustique permettant de prendre en compte les spécificités acoustiques des éoliennes (spectre et directivité), et un modèle de propagation acoustique permettant de prendre en compte les effets de l’atmosphère (thermique et aérodynamique) et les effets de sol (absorption et rugosité) sur la propagation acoustique. Une analyse de sensibilité est ensuite effectuée afin de déterminer les paramètres de l’environnement les plus influents sur la dispersion des niveaux sonores. Suite au développement d’un métamodèle, une analyse d’incertitude est réalisée afin d’estimer la variabilité totale des niveaux sonores. Enfin, la méthode est appliquée à quelques exemples de situations caractéristiques du contexte éolien.

There is a major societal challenge to study the emission and propagation of noise emitted by wind turbines, and in particular to quantify the uncertainty in the estimation of sound levels. Although these sound levels are relatively low compared to those generated by other acoustic sources in the environment (e.g. land transport), noise pollution from wind turbines is often highlighted as a potential nuisance. Thus, this thesis work aims to quantify the spatial and frequency dependence of the uncertainties encountered in environmental acoustics, and in particular concerning wind turbine noise. To do so, a coupling is made between an acoustic emission model allowing to take into account the acoustic specificities of wind turbines (spectrum and directivity), and an acoustic propagation model allowing to take into account the effects of the atmosphere (thermal and aerodynamic vertical profiles) and the ground effects (absorption and roughness) on acoustic propagation. A sensitivity analysis is then carried out to determine the environmental parameters that have the greatest influence on the dispersion of sound levels. Following the development of a metamodel, an uncertainty analysis is carried out to estimate the total variability of the sound levels. Finally the method is applied to some examples of situations characteristic of the wind turbine noise.