Etude des phénomènes hydro-acoustiques liés au régime pulsatoire du circuit haute pression d'une direction assistée hydraulique
par Frédéric Guingand
Thèse de doctorat en Mécanique
Sous la direction de Robert J. Morel et de Serge Scavarda.
Soutenue en 2000
à Lyon, INSA , dans le cadre de Ecole Doctorale Mecanique, Energetique, Genie Civil, Acoustique (MEGA) (Villeurbanne) , en partenariat avec LMF - Laboratoires de Mécanique des Fluides (Lyon, INSA) (laboratoire) .
mots clés-
Résumé
L'interaction du débit pulsé généré par la pompe avec le circuit de direction de direction assistée produit des pulsation de pression (bruit hydaulique) qui sont transmises au circuit et aux structures d'accueil (bruit solidien), conduisant à du bruit aérien dans le véhicule. Actuellement, la mise au point de ce type de système, exclusiovement expérimentale et itérative, est coûteuse en moyens et en temps. La démarche mise en place dans le cadre de cette étude permet d'orienter la conception des circuits, de faciliter la mise au point expérimentale et de développer une méthodologie basée sur les outils de simulation numérique qui ouvre la voie à une conception vibro-acoustique prédictive. C'est une approche linéaire couvrant la plage de fréquences allant de 100 à 3000 Hz. Elle repose sur la " méthode des impédances " : chaque composant est représenté par des relations linéaires liants entre elles les transformées de Fourier des variables de pression et de débit des interfaces de connexion. La réponse du système est déterminée par assemblage des caractéristiques des différents constituants. Celles-ci sont obtenues expérimentalement dans un premier temps, ce qui a nécessité le développement d'une technique de caractérisation et de moyens d'essais appropriés. La constitution d'une bibliothèque de composants donne la possibilité de simuler des circuits nouveaux tandis que l'analyse des caractéristiques de différents composants permet de déterminer leurs performances intrinsèques et ainsi d'orienter le choix du concepteur. Dans un second temps des modèles de soutenance sont établis et corrélés avec l'expérimentation. Le paramétrage de ces modèles (par la géométrie) offre alors la possibilité de rechercher une optimisation du circuit selon des critères d'atténuation définis sur des plages de fréquences cibles. La méthodologie a été appliquée à un système réel et les résultats de simulation ont été confrontés avec des mesures in situ.
-
Titre traduit
= Study of the hydroacoustic phenomena related to the pulsatory mode of the highpressure circuit of a hydraulic power-assisted steering
-
Résumé
The interaction of the pulsated flow generated by the pump with the power-assisted steering circuit produces pressure ripples (fluid born noise) which are transmitted to the circuit and supporting structures (structure born noise), leading to airborne noise in the passenger car. Currently, the "tuning" of this type of system, exclusively experimental and iterative, is expensive in means and time. The methodology developed in this study makes it possible to direct the design of the circuits, to facilitate the experimental development, to install a process based on numerical simulation which opens the way to predictive vibroacoustic design. It is a linear approach covering the range of frequencies going from 100 to 3000 Hz. It relies on the "impedance method": each component is represented b linear relations between Fourier transform of the pressure and flow variables 011 the connection interfaces. The response of the system is then determined by assembly of the characteristics of the various components. Those are first obtained experimentally; what required the development of a characterization technique and suitable test facilities. The constitution of a library of components allows the simulation of new circuits whereas the analysis of the characteristics of various components makes it possible to determine their intrinsic performances and thus to direct the choice of the designer. In the second time, knowledge models are established and correlated with the experimentation. The parameter setting of these models (by the geometry) gives the opportunity to seek an optimization of the circuit according to attenuation criteria defined on target ranges of frequencies. The methodology was applied to a real system and the simulation results were confronted with in situ measurements.
