Absorbants acoustiques basses fréquences par des systèmes électro-mécano-acoustiques

Low frequency sound absorbers by electro-mechano-acoustics systems

• Auteur / Autrice : Thibault Abily
• Direction : Stéphane Durand, Gwénaël Gabard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance le 19/11/2021
• Etablissement(s) : Le Mans
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Nantes Université)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'acoustique de l'Université du Mans - Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Mans / LAUM
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Durand, Gwénaël Gabard, Thérèse Leblois, Hervé Lissek, David Marx
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cédric Maury, Philippe Micheau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ondes kilométriques

Transducteurs

Avions -- Moteurs

Son -- Absorption

Isolants acoustiques

Mots clés libres

Acoustique

Absorption

Non-linéaire

Aéronautique

Transduction

Contrôle

Acoustics

Absorption

Non-linear

Aeronautics

Tranducer

Control

Résumé

Les traitements acoustiques pour les futurs moteurs d'avions devront répondre à des objectifs contradictoires :maintenir une forte absorption aux basses fréquences tout en réduisant la surface traitée et l'épaisseur durevêtement. L'objectif de ces travaux de recherche est de passer en revue plusieurs concepts dans le développementde liners acoustiques basés sur des transducteurs. L'utilisation de transducteurs permet de coupler plusieursprocessus physiques : acoustique, mécanique et électronique. Lorsqu'une physique est limitante en termes deperformances ou d'encombrement, les analogies entres les différentes physiques permettent ainsi de surmonter cesproblèmes en changeant de domaine physique grâce à un transducteur. Comme l'ont montré des travaux antérieurs,cela peut conduire à des dispositifs très efficaces permettant l'absorption de basses fréquences avec des liners minces.Le présent travail vise à mieux comprendre les phénomènes clés régissant l'absorption acoustique et la gamme defréquences disponibles pour une épaisseur de revêtement donnée. Pour ce faire, on ajoute une structure mécaniquemince comportant des fentes fines. Ces fentes sont découpées dans la structure et forment un court-circuitacoustique entre l'avant et l'arrière du dispositif. De cette façon le système mécanique, base du futur transducteurest parfaitement mobile. Cette structure est alors modélisée et comparée à des mesures à forts niveaux sonores (140dB) et avec un écoulement (M = 0.15). Une fois celle-ci parfaitement connue, l'ajout de la partie électronique estétudiée ainsi que toutes les possibilités en termes de contrôle pour permettre l'absorption la plus efficace et la pluslarge bande en basses fréquences.

Acoustic treatments for future aircraft engines will have to meet contradictory objectives: maintain high absorption atlow frequencies while reducing the surface area and the liner's thickness. The objective of this research is to reviewseveral concepts in the development of transducer-based acoustic liners. The use of transducers allows the coupling ofseveral physical processes: acoustics, mechanics and electronics. When one physics is limiting in terms of performanceor size, the analogies between the different physics allow to overcome these problems by changing the physical domainwith a transducer. As previous work has shown, this can lead to very efficient devices allowing low frequencyabsorption with thin liners. The present work aims to better understand the key phenomena governing acousticabsorption and the range of frequencies available for a given liner thickness. This is achieved by adding a thinmechanical structure with thin slits. These slits are cut into the structure and form an acoustic short circuit betweenthe front and the back of the device. In this way the mechanical system is perfectly mobile. This structure is thenmodeled and compared to measurements at high sound pressure level (140 dB) and with a fluid flow (M = 0.15). Oncethis is perfectly known, the addition of the electronic part is studied as well as all the possibilities in terms of controlto allow the most effective absorption and the broadest band in low frequencies.