Synthèse basée sur la physique du bruit des éoliennes

Physics-based synthesis of wind turbine noise

• Auteur / Autrice : David Mascarenhas
• Direction : Olivier Doaré, Benjamin Cotté
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides et des solides, Acoustique
• Date : Soutenance le 14/12/2022
• Etablissement(s) : Institut polytechnique de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Établissement opérateur d'inscription : École nationale supérieure de techniques avancées (Palaiseau ; 1970 -....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences de la Mécanique et Applications Industrielles (Palaiseau ; 2015-....)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Lavandier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Doaré, Benjamin Cotté, François Coulouvrat, Marc C. Jacob, Julien Maillard, Hadrien Bériot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Coulouvrat, Marc C. Jacob

Mots clés

Mots clés contrôlés

Énergie éolienne

Pollution par le bruit

Bruit aérodynamique

Mots clés libres

Auralisation

Bruit des éoliennes

Propagation acoustique en milieu extérieur

Équation parabolique

Bruit des éoliennes

Auralization

Wind turbine noise

Outdoor sound propagation

Parabolic equation

Wind turbine noise

Résumé

Il est connu que le bruit des éoliennes est une source potentielle de dérangement et de gêne pour les personnes se trouvant à proximité des parcs éoliens. Le travail présenté dans la thèse a abordé le problème du bruit des éoliennes en développant un modèle basé sur la physique pour le synthétiser et l'étudier. Le modèle de synthèse détaillé ici s'appuie sur le modèle fréquentiel du bruit des éoliennes développé par Tian et Cotté et revisite certaines composantes à la lumière de la littérature récente. Un outil de synthèse est créé pour convertir les prédictions de bruit dans le domaine fréquentiel en un signal temporel à l'aide d'une fonction de fenêtre. La fonction de fenêtre conçue est conçue pour tenir compte de la différence de temps de propagation observée en raison de la rotation des pales.Quelques cas de test du son synthétisé peuvent être trouvés dans la thèse pour différents scénarios. Le modèle est finalement comparé aux mesures de terrain effectuées pour l'ensemble d'un parc éolien et montre d'assez bons résultats tant pour la source que pour la partie propagation. Le modèle développé est un outil utile qui peut être utilisé pour l'évaluation psychoacoustique afin de comprendre la perception et le facteur de gêne du bruit des éoliennes. En plus d'obtenir les niveaux spectraux du bruit attendu du parc éolien, l'outil produit également des signaux sonores qui peuvent ensuite être utilisés aux fins souhaitées. Ce qui en fait un outil utile qui comble le fossé entre les citoyens, les collectivités locales et les acousticiens.

It is known that the wind turbine noise is a potential source of disturbance and annoyance for the people in the vicinity of the wind farms. The work presented in the thesis addressed the problem of wind turbine noise by developing a physic-based model to synthesize and study it. The synthesis model detailed here advances from the frequency-domain model for wind turbine noise developed by Tian and Cotté and revisits certain components in light of the recent literature. A synthesis tool is created to convert the frequency domain noise predictions to a time signal with the help of a window function. The designed window function is made to account for the difference in the propagation time observed due to the rotation of the blades.A few test cases of the synthesized sound can be found in the thesis for different scenarios. The model is finally compared to the field measurements done for an entire wind farm and show fairly good results for the source as well as the propagation part. The developed model is a useful tool which can be used for psychoacoutic evaluation to understand the perception and annoyance factor of wind turbine noise. Along with obtaining the spectral levels of the expected noise from the wind farm, the tool also produces audible signals that can be further used for the desired purpose. Thus making it a useful tool that abridges the gap between citizens, local authorities and acousticians.