Modélisation numérique des problèmes aux limites de l'acoustique linéaire en fluide thermovisqueux

par Romain Bossart

Thèse de doctorat en Acoustique

Sous la direction de Michel Bruneau.

Soutenue en 2001

à Le Mans .


  • Résumé

    Les phénomènes thermovisqueux mis en jeu au cours de la propagation acoustique, en domaines bornés ou non, nécessitent depuis près d’une décennie d’être pris en compte dans les modèles numériques, afin de traiter de larges éventails de problèmes, en particulier le calcul des champs en domaines confinés, et la modélisation numérique des interactions thermiques et vibratoires avec les parois. La dissipation thermovisqueuse ne peut pas être introduite dans les codes numériques en usage en acoustique puisque la formulation sur laquelle ils reposent ne permet pas de décrire les champs qui prennent place notamment dans les couches limites thermique et visqueuse, le caractère indivergent des phénomènes tourbillonnaires étant incompatible avec la formulation potentielle sur laquelle reposent ces codes. L’objet de ce travail est de proposer deux approches pour modéliser numériquement les phénomènes thermovisqueux, aussi bien au sein du fluide que dans les couches limites pariétales. La première approche fait intervenir une méthode hybride numérique/analytique. Elle repose sur les codes numériques de l’acoustique, la modélisation des effets liés à la viscosité, hors et dans les couches limites, étant introduite par un ensemble de post-traitements appropriés. La seconde approche fait usage de codes numériques issus de la thermomécanique des milieux continus, qui incluent la modélisation des mouvements indivergents. Elle repose sur un système d’équations couplées portant sur les variables écart instantané de température et vitesse particulaire, issues des équations fondamentales de l’acoustique linéaire en fluide dissipatif. Cette approche permet de traiter non seulement des problèmes où les conditions aux frontières sont classiques, parois thermostatiques et conditions d’adhérence, qui font intervenir les deux variables choisies, mais encore un éventail plus large de problèmes où le couplage vibro-thermo-acoustique fluide/paroi doit être pris en compte (applications en vibro- et thermo-acoustique). Dans le travail effectué, la validation de ces approches reste inachevée, priorité en fin d’étude étant accordée à la réalisation d’un système microphonique micro-usiné sur silicium, approche de microphones miniatures à géométries complexes qui devront être modélisés de façon numérique pour en améliorer les caractéristiques.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (106 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 103-106

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  • Bibliothèque : Université du Maine. Service commun de documentation. Section Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 2001LEMA1019
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