Etude et modélisation de l'interaction fluide-structure à l'origine du bruit ambiant dans les structures. Application au contrôle santé intégré des tuyauteries et à sa simulation

Study and modeling of the ambient noise generated by the fluid-structure interaction. Application to the structural health monitoring of pipes and its simulation.

• Auteur / Autrice : Rémy Jubault-brégler
• Direction : Régis Marchiano, Tony Valier-brasier
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Inscription en doctorat le 06/11/2023
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris (2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'intégration des systèmes et des technologies (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2001-....)

Mots clés

Mots clés libres

Couche limite turbulente

Méthodes passives

Tuyauterie

Ultrasons

Turbulent boundary layer

Passive methods

Duct

Ultrasound

Résumé

Les méthodes passives consistent en l'écoute du bruit ultrasonore ambiant dans la structure afin de déterminer son état de santé (détection, localisation et quantification de la sévérité d'un défaut). Elles présentent l'avantage d'exploiter le bruit ambiant, inhérent à la vie de la structure et à son fonctionnement, faisant de lui un avantage plutôt qu'un frein, et permettant de réduire l'empreinte du système en limitant l'électronique et permettant l'utilisation de capteurs sans capacité d'émission comme les réseaux de Bragg sur fibre optique. Ces méthodes ont été appliquées par le passé dans des cas d'étude, notamment pour des tuyauteries en présence d'écoulement, mais de manière empirique, sans connaissance a priori de la faisabilité. De plus, de nombreux traitements du bruit existent qui, suivant la nature de ce dernier, permettent ou non d'améliorer les résultats. L'objectif de cette thèse est de modéliser les phénomènes d'interaction fluide-structure à l'origine du bruit ambiant dans la structure d'inspection, permettant de simuler le contrôle et ainsi de l'optimiser, notamment au travers du choix de la fréquence de travail et de la répartition des capteurs. Pour ce faire, l'étude se focalisera sur le cas d'une tuyauterie, cas représentatif des applications, pour lequel des essais expérimentaux pourront être réalisés pour étudier le lien entre les paramètres déterminants du fluide (débit, nature de l'écoulement…) et ceux du bruit ultrasonore (contenu fréquentiel, répartition spatiale…). Le modèle ainsi obtenu pourra être utilisé afin de déterminer quelle méthode passive utiliser suivant la nature de l'écoulement, et donc du bruit. Références : [1] Campillo, M. & Paul, A. (2003), Long range correlations in the diffuse seismic coda. Science, 299, 547-549 [2] Recoquillay, A., Druet, T. et al. (2020), Guided wave imaging of composite plates using passive acquisitions by fiber Bragg gratings, Journal of the Acoustical Society of America, 147, 3565-3574 [3] T. Hoang, « Contrôle santé des structures passif par ondes élastiques guidées de tuyauteries pour applications nucléaires et pétrochimiques », Thèse de doctorat de l'Université Polytechnique Hauts-de-France, 2020

Passive methods consist in listening to the ambient ultrasonic noise in the structure in order to determine its health (detection, localization and quantification of the severity of a defect). They have the advantage of exploiting the ambient noise, inherent to the life of the structure and its operation, making it an advantage rather than a hindrance, and allowing to reduce the footprint of the system by limiting the electronics and allowing the use of sensors without emission capability such as fiber Bragg gratings. These methods have been applied in the past in case studies, especially for pipes in the presence of flow, but in an empirical way, without a priori knowledge of the feasibility. Moreover, many treatments of noise exist which, depending on the nature of the latter, allow or not to improve the results. The objective of this thesis is to model the fluid-structure interaction phenomena at the origin of the ambient noise in the inspected structure, allowing to simulate the control and thus to optimize it, in particular through the choice of the working frequency and the distribution of the sensors. To do this, the study will focus on the case of a pipe, a representative case of applications, for which experimental tests can be conducted to study the link between the determining parameters of the fluid (flow, nature of the flow ) and those of the ultrasonic noise (frequency content, spatial distribution ). The model thus obtained can be used to determine which passive method to use according to the nature of the flow, and thus of the noise. References: [1] Campillo, M. & Paul, A. (2003), Long range correlations in the diffuse seismic coda. Science, 299, 547-549 [2] Recoquillay, A., Druet, T. et al. (2020), Guided wave imaging of composite plates using passive acquisitions by fiber Bragg gratings, Journal of the Acoustical Society of America, 147, 3565-3574 [3] T. Hoang, « Contrôle santé des structures passif par ondes élastiques guidées de tuyauteries pour applications nucléaires et pétrochimiques », Thèse de doctorat de l'Université Polytechnique Hauts-de-France, 2020