Propriétés acoustiques de systèmes incorporant des plaques micro-perforées et des matériaux absorbants sous forts niveaux d'excitation

Acoustical properties of systems incorporating microperforated plates and absorbing materials under high level of excitation

• Auteur / Autrice : Rostand Tayong Boumda
• Direction : Philippe Leclaire, Thomas Dupont
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et énergétique
• Date : Soutenance le 29/11/2010
• Etablissement(s) : Dijon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Carnot (Dijon ; .....-2012)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département de Recherche en Ingénierie des Véhicules pour l'Environnement (DRIVE) (Nevers)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Annick Galland
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claude Depollier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Dauchez, Noureddine Atalla

Mots clés

Mots clés contrôlés

Reynolds, Nombre de

Mach, Nombre de

Impédance acoustique

Matériaux poreux

Acoustique

Mots clés libres

Acoustique

Propriétés acoustiques

Plaques

Micro-perforées

Fort niveau de pression

Excitation

Régime non-linéaire

Effet d'interaction

Matériaux poreux

Absorption

Loi de Forchheimer

Multi-couches

Absorption

Réflexion

Transmission

Impédance acoustique

Tortuosité

Rayon moyen

Fluide équivalent

Biot

Matrice de transfert

Nombre de Mach optimal

Nombre de Reynolds optimal

Systèmes composés

Variation pic

Turbulence

Distorsion d’écoulement

Acoustic

Micro-Perforated Panel

Pressure level

Nonlinear regime

Interaction effect

Porous materials

Absorption

Forchheimer law

Résumé

Ce travail de thèse a pour objectif l'étude des propriétés acoustiques de systèmes incorporant des plaques micro-perforées (MPP) et des matériaux absorbants sous forts niveaux d'excitation.Le premier chapitre traite des systèmes composés d'une MPP couplée à une cavité d'air et une paroi rigide. Un modèle analytique intégrant deux paramètres adimensionnels et un nombre de Mach optimal est présenté. La particularité de ce modèle est de décrire la variation du maximum du coefficient d'absorption (coefficient d'absorption à la résonance) avec l'augmentation du niveau d'excitation. Une formule proposée permet de prédire les variations du pic d'absorption avec le nombre de Mach acoustique.Les effets d'interaction entre les perforations sont étudiés sous forts niveaux d'excitation dans le deuxième chapitre. Un modèle basé sur l'approche fluide équivalent est proposé. Dans ce modèle, la tortuosité est corrigée pour prendre en compte les distorsions d'écoulement dues aux effets d'interaction entre perforations et aux effets de turbulence. Cette correction de tortuosité qui n'intègre permet de prédire le comportement de la réactance du système.Les multi-couches composés de MPP et de matériaux poreux sont l'objet d'étude du troisième chapitre. Chaque couche du système est modélisée à forts niveaux d'excitation suivant une loi de Forchheimer. Les différents matériaux sont décrits par la méthode de la matrice de transfert. Le cas où le multi-couche est directement collé à une paroi rigide et le cas où il y a une cavité d'air avant la paroi rigide sont examinés.Dans le dernier chapitre, l'étude sur la transparence acoustique à forts niveaux est initiée. Les perspectives de ce travail sont nombreuses et prometteuses pour l'acoustique des transports.

This work deals with the acoustical properties of systems incorporating Micro-Perforated Panels (MPP) and absorbing materials under high level of excitation.In the first chapter, absorbent systems composed of an air-cavity backed MPP are studied at high level of excitations. An analytical model involving two dimensionless parameters and an optimum Mach number is proposed. This model describes the behavior of the maximum of absorption coefficient (absorption coefficient at the resonance) with respect to the Mach number inside the perforations. A formula is proposed that predicts the variations of the absorption peak with the acoustical Mach number.In the second chapter, the holes interaction effects are studied theoretically and experimentally under high levels of excitations. Following an equivalent fluid approach, a model for which the tortuosity is corrected to account for the holes interaction effects coupled to the jet-like effects is developed. Multi-layered absorbents composed of MPP and porous materials are then studied under high level of excitations. The case where the multi-layers are directly attached to a rigid wall and the case where there is an air cavity before the rigid wall are examined. Forchheimer's law is used to model each medium of the multi-layer and the use of the transfer matrix method is made to account for these media.Sound transmission study under high level of excitation is introduced. The perspectives of this work are numerous and promising in the acoustics of transportation systems applications.