Simulation de l’acoustique intérieure d’un bâtiment par la résolution numérique d’une équation de diffusion : introduction de la diffusivité aux parois

par Cédric Foy

Thèse de doctorat en Génie civil

Sous la direction de Anas Sakout.

Soutenue en 2007

à La Rochelle .


  • Résumé

    Cette étude porte sur le développement d’un modèle de prévision acoustique permettant, à terme, d’optimiser l’architecture intérieure des bâtiments. Notre approche est basée sur un modèle de diffusion reposant sur l’hypothèse que les réflexions diffuses par les parois d’un local engendrent un processus de diffusion de l’énergie. L’objectif de ce travail a notamment consisté à intégrer le phénomène de réflexions mixtes spéculaire/diffus des parois au sein de ce modèle. Tout d’abord, nous avons cherché à exploiter la relation entre le processus de diffusion et le libre parcours moyen, en vue d’obtenir une expression de la constante de diffusion qui soit fonction du coefficient de diffraction et de la forme de la salle. Cette démarche se révélant mal adaptée, nous avons proposé de simuler ce phénomène par le biais d’une valeur adéquate de la constante de diffusion obtenue empiriquement par ajustement avec les résultats issus d’une approche de tir de rayons. La comparaison avec des modèles classiques a permis de valider cette approche dans la majorité des cas. Pour des couloirs spéculaires, le modèle de diffusion étant insuffisant, nous avons proposé un modèle hybride diffusion/sources-images, dont le couplage s’effectue au niveau des intensités, via le coefficient de diffraction. Enfin, des validations expérimentales ont montré le bon comportement des modèles développés. En particulier, le modèle hybride diffusion/sources-images permet d’obtenir un bon accord avec les données expérimentales à la fois en termes de niveaux sonores et de temps de réverbération (avec un temps de calcul faible), à la différence de la méthode de tirs de rayons.

  • Titre traduit

    Building acoustic prediction by numerical resolution of a diffusion equation : introduction of surface’s diffusivity


  • Résumé

    The present study deals with the development of an acoustical prediction model for optimizing the arrangement of enclosures inside buildings. Our approach is based on a diffusion model, which basic assumption is that the diffusely reflective walls of the enclosure generate an energy diffusion process. The aim of this work is to integrate the mixed specular/diffuse reflection phenomenon at the walls into this model. First of all, attempt is made to find a relation between the diffusion process and the mean free path in the enclosure, in order to obtain an expression of the diffusion constant as a function of the scattering coefficient and the room’s shape. As this approach does not out to be appropriate, we propose to simulate the mixed specular/diffuse reflections by means of an empirical diffusion constant, obtained by adjusting the diffusions-based results with results given by a ray tracing approach. This approach is successful in most cases, except for long rooms with specular reflections. A hybrid model, coupling the diffusion model with the image-source model is then developed; the coupling is realised through the intensities via the scattering coefficient. Last, experimental validations show the good behaviour of the developed models. Particularly, the diffusion/image-source hybrid model allows satisfying predictions, both in terms of sound level and reverberation time (with a short calculation time), which can not be achieved by using the ray tracing method.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (199 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 191-199

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  • Bibliothèque : Université de La Rochelle. Bibliothèque universitaire.
  • Disponible pour le PEB
  • Bibliothèque : Bibliothèque du Laboratoire d'acoustique musicale (Paris).
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  • Cote : P22
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