Banc d'essai et procédure pour la caractérisation des éléments d'un SCA par un système "2N-ports" avec écoulement : validation et application à des sources aéroacoustiques

par Hassen Trabelsi

Thèse de doctorat en Mécanique avancée

Sous la direction de Jean-Michel Ville.

Soutenue en 2011

à Compiègne .

mots clés

• Matrice de diffusion
• Vecteur source
• Sca
• Sytème de conditionnement d'air
• Système "2N-ports"
• Écoulement
• Interaction
• Aéroacoustique
• Matrice S, Théorie de la
• Diaphragmes (dispositifs mécaniques)
• Évaporateurs
• Mécanique des fluides
• Pression acoustique
• Acoustique

Résumé

Dans ce travail de thèse, un banc d’essai original a été conçu et construit pour mesurer les deux propriétés acoustiques qui permettent de caractériser chacun des éléments composant un Système de Conditionnement d’Air (SCA) : la propriété passive représentée par la matrice de diffusion multimodale de l’élément et la propriété active décrite par la matrice interspectrale contenant les pressions acoustiques modales par l’interaction écoulement/élément. La technique de mesure développée se compose de deux étages : - Mesure simultanée par la méthode multi-sources de la matrice de diffusion multimodale de l’élément et de la matrice de réflexion des terminaisons en présence d’écoulement. – Mesure de la matrice inter-microphones à quatre sections de mesure et estimation de la matrice interspectrale de la source. La validation de la procédure de mesure développée a été effectuée sur un tronçon droit supposé rigide puis en introduisant en ras de paroi un haut-parleur au milieu du tronçon. Cette procédure a été par la suite appliquée premièrement sur un diaphragme puis une portion d’évaporateur du SCA pour différentes inclinaisons. Un très bon accord a été trouvé entre les résultats expérimentaux et ceux issus de la simulation numérique pour le cas sans écoulement. L’effet de l’écoulement sur les coefficients de la matrice de diffusion a été mis en évidence et il a été montré que l’augmentation de l’angle d’inclinaison de l’évaporateur se manifeste par une augmentation des niveaux de puissances acoustiques totales produites par l’interaction écoulement/évaporateur en amont et en aval.

Titre traduit

Experimental test rig and procedure for the characterization of the HVAC elements using the 2N-port model with flow : validation and application on aeroacoustic sources

Résumé

In this work, an original experimental test rig, was developped for the measurement of the two acoustic properties which characterized each component of an automobile Heating, Ventilating and Air Conditioning system (HVAC) : the passive property represented by the multimodal scattering matrix of the element and the active part described by the cross-spectrum matrix containing the modal acoustic pressures produced by the interaction flow/element. The developed measurement technique is summarized in two steps : - Simultaneous measurement of the multimodal scattering matrix of the element and the reflection matrix of the extremities in the presence of flow by the multi-source method. - Measurement of the inter-microphone matrix at four cross-sections and estimation of the source cross-spectrum matrix. The validation of the developped measurement procedure was performed on a hard walled straight duct and then with a loudspeak flush mounted to the wall of the duct. The procedure was subsequently applied on a diaphragm and a portion of the HVAC evaporator for different inclinations. The results are then compared with those from numerical simulation for the case without flow and a very good agreement was found. The effect of the flow on the scattering matrix coefficients has been pointed out and i twas shown that increasing the angle of inclination of the evaporator increases the upstream and downstream total acoustic power levels produced by the flow/evaporator interaction.