Aeroacoustique des jets confines, avec applications a la modelisation physique des instruments a embouchure de flute

par MARC-PIERRE VERGE

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de J. KERGAMARD.

Soutenue en 1995

à Le Mans .

mots clés

• Instruments à vent -- Synthèse sonore

Résumé

L'objectif de ce travail est de developper un modele physique de fonctionnement des instruments a embouchure de flute, base sur une description de l'ecoulement dans la bouche de l'instrument. L'approche adoptee dans le cadre de ce travail consiste a representer les differents mecanismes de production de son par des modeles analytiques simplifies qui permettent d'obtenir des simulations efficaces dans le domaine temporel. Le fonctionnement de ce type d'instrument est etudie a l'aide de visualisations d'ecoulement et de mesures de signaux de pression effectuees sur un petit tuyau d'orgue experimental. Le travail debute par une description generale du fonctionnement des instruments a embouchure de flute et de leurs principales caracteristiques. Ceci est suivi d'une etude sur le transitoire d'attaque. Les etapes de la formation du jet sont decrites a l'aide de visualisations d'ecoulement. De plus, l'influence de la montee de la pression d'alimentation sur la reponse initiale de l'instrument est expliquee en terme de l'acceleration de l'ecoulement du jet. Le travail traite ensuite de la modelisation des oscillations du jet en regime stationnaire ainsi que de leur interaction avec le champ acoustique du resonateur. Ce mouvement d'oscillation du jet est represente, dans le cadre de la theorie des ecoulements potentiels, par un saut de pression dans la bouche de l'instrument qui permet d'entretenir les oscillations acoustiques dans le resonateur de l'instrument. La production de bruit par un jet turbulent est ensuite consideree et un modele simple de source de bruit de turbulence est deduit a partir de spectres de signaux internes de pression. Finalement, ces differents elements sont combines en un modele de simulation numerique base sur une representation unidimensionnelle de l'instrument. Des resultats de simulation sont presentes et compares a des mesures. Le modele permet de simuler en temps reel la reponse acoustique de l'instrument et de reproduire les principales caracteristiques de mesures de signaux internes de pression effectuees sur le tuyau d'orgue experimental et des flutes-a-bec. Ce modele peut donc servir de base pour la synthese sonore d'instruments a embouchure de flute

Titre traduit

Aeroacoustics of confined jets, with applications to the physical modeling of recorder-like instruments

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