Caractérisation et modélisation du bruit de brûleur de chaudière gaz

par Gwenaëlle Schubert

Thèse de doctorat en Sciences mécaniques pour l'ingénieur

Sous la direction de Peter Wagstaff.

Soutenue en 1997

à Compiègne .


  • Résumé

    L'objectif de l'étude est la caractérisation et la modélisation du bruit de brûleur d'une chaudière atmosphérique. Une étude bibliographique donne des informations sur la création du bruit des flammes ainsi que sur des paramètres influençant le bruit de combustion. Le bruit de brûleur est composé d'une part du bruit de combustion et d'autre part d'un bruit aéraulique. Une étude expérimentale sur des brûleurs permet de vérifier que l'influence des paramètres tels que le type de combustible est en accord avec la bibliographie. Des règles d'évolution du bruit sont extraites des expériences menées sur trois types de brûleur et comparées aux expressions mathématiques, reliant la puissance acoustique aux paramètres de fonctionnement. La deuxième partie est une étude sur l'application des techniques d'identification et de localisation des sources. Aucune des techniques existantes n'est utilisable dans le cas de sources de bruit qui sont enfermées à l'intérieur d'une chambre de combustion. Une nouvelle méthode basée sur les techniques inverses a été développée afin de modéliser ces sources de bruit. Le principe de base se résume par un modèle d'un système à m entrées (sources) et n sorties (réponses). Les auto spectres et les inter spectres des n sorties sont mesurés à l'aide de microphones placés autour de la chaudière en fonctionnement. Les fonctions de réponse fréquentielle (F. R. F's) entre les points source dans les flammes et les points de sortie sont mesurées a l'aide d'une source monopolaire placée au point de sortie et plusieurs sondes microphoniques haute température. Ces sondes mesurent la pression engendrée dans les flammes par la source monopolaire et le calcul F. R. F's flamme - pression extérieure est effectué utilisant le principe de réciprocité. L'inversion de la matrice des F. R. F's est effectuée à l'aide de la décomposition des valeurs singulières. Cette matrice inversée et la matrice des réponses acoustiques aux n points de sortie nous permettent de remonter à un modèle spatial et spectral des sources de bruit. Une étude sur des sources connues est effectuée afin de vérifier que cette technique fonctionne dans le domaine acoustique. La technique est alors validée sur un brûleur et sa chambre de combustion puis sur une chaudière complète. La modélisation des sources acoustiques du brûleur est satisfaisante jusqu'a 2000 Hz.

  • Titre traduit

    The characterisation and modelling of the burner noise of a gas boiler


  • Résumé

    The purpose of this study is to analyse and model the combustion noise of an atmospheric boiler. The bibliography gives information on the generation of noise by the flames as weil as the factors influencing combustion noise. The bumer noise is composed of combustion noise and gas flow noise. An experimental study on a real bumer permitted the effects of factors such as different types of fuel to be compared with those described in the bibliography. Rules defining the evolution of noise levels are extracted from the results obtained on three types of bumer and compared with the mathematical expressions relating acoustic power to the bumer parameters. The second section studies the application of techniques of identification and localisation of sources. N one of the existing techniques is adapted to sources in bumers which are enclosed in the combustion chamber. A new method based on inverse techniques was developed to identify and model these noise sources. The basic principle is that the bumer is modeiled by M sources or inputs and N responses or outputs. The spectra of the N responses are measured with microphones placed around the bumer during normal operation. The frequency response functions between the sources in the flames and the response signal are measured reciprocally using a monopole source at each output point and high temperature microphones at selected positions in the flames. The resulting frequency response function matrix is inverted using singular value decomposition techniques in order to calculate the spectra of the inputs from the measured response matrix. The technique was validated on known sources and burners before applying it to a boiler in real operating conditions. The model gives good results up to 2000 Hz.

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Informations

  • Détails : 1 vol (206 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 56 ref.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Technologie de Compiègne. Service Commun de la Documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 1997 SCH 1002
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