Pompage énergétique en acoustique par absorbeur dynamique non-linéaire hybride passif-actif

Energy pumping in acoustics with an hybrid passive-active nonlinear dynamic absorber

• Auteur / Autrice : Pierre-Yvon Bryk
• Direction : Sergio Bellizzi, Renaud Côte, Pierre Marin-Curtoud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science pour l'ingénieur. Acoustique
• Date : Soutenance le 20/03/2018
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMA, Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique (UMR 7031 ; CNRS, Ecole Centrale de Marseille, Aix-en-Provence)
• Jury : Président / Présidente : Emmanuel Foltête
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Monika Rychtarikova, Bruno Cochelin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuel Gourdon, Hervé Lissek

Mots clés

Mots clés contrôlés

Son -- Absorption

Pollution par le bruit

Électroacoustique

Acoustique non linéaire

Acoustique

Mots clés libres

Acoustique

Pompage énergétique

Electro-Acoustique

Nonlinear Energy Sink (NES)

Acoustics

Energy Pumping

ElectroAcoustiic

Nonlinear Energy Sink (NES)

Résumé

Ce mémoire est consacré à l'étude d'un absorbeur dynamique non linéaire hybride passif-actif (ADNLH) pour la réduction du bruit en basses-fréquences. La partie passive de l'ADNLH est une membrane en latex à déformée non linéaire dont la face avant est couplée au champ acoustique que l'on souhaite réduire. Cette membrane se comporte comme un oscillateur non linéaire et fait partie de la famille des absorbeurs non linéaires connus sous le nom de Nonlinear Energy Sink (NES). La face arrière de la membrane est encoffrée et un dispositif de contrôle actif est inclus dans le volume d'encoffrement. Ce dispositif est conçu pour modifier la raideur linéaire et l'amortissement de la membrane. Des précédents travaux ont été réalisés uniquement sur la partie passive (la membrane) et ont permis de valider le principe de pompage énergétique dans le domaine acoustique. Cependant la membrane seule possède des limitations (notamment le seuil de déclenchement du pompage) qui restreignent les applications possibles. L'objectif de l'ADNLH est d'améliorer les performances du pompage énergétique acoustique en modifiant les propriétés linéaires de la membrane grâce à la boucle d'asservissement. Dans un premier temps une étude théorique et expérimentale est réalisée sur l'ADNLH. L'ADNLH est ensuite couplé à un tube résonant avec une excitation sinusoïdale et en bruit blanc. Il permet bien d'écrêter le premier pic de résonance du tube avec de meilleures performances que la version passive. Enfin l'ADNLH est installé dans une salle peu amortie. Il permet d'atténuer la première résonance acoustique de la salle dans le cas d'une excitation sinusoïdale.

This thesis is devoted to the study of a hybrid passive-active nonlinear dynamic absorber for the reduction of noise in low frequencies. The passive part of the ADNLH is a membrane in latex with a nonlinear deformation and its front face coupled to the acoustic field to be reduced. This membrane is acting as a nonlinear oscillator and is part of the family of absorbers known as Nonlinear Sink Energy (NES). The rear face is enclosed and a active device is included inside this enclosure. This device is designed in order to modify the linear stiffness and the damping of the membrane. Previous work has been done only on the passive part (the membrane) and has validated the principle of energy pumping for Acoustics. However the membrane has some limitations (like the threshold of energy pumping) that restrain the practical applications. The goal of the ADNLH is to improve the performance of the energy pumping by modifying the linear properties of the membrane with the help of the active device. In a first time an experimental and theoretical study of the ADNLH is done. Then the ADNLH is coupled to a tube of air thanks to an academic assembly under a sinusoidal excitation or broadband. It allows to cut the top off the first acoustic resonance of the tube with better performances than the membrane alone. At last the ADNLH is set inside a weakly damped room. The ADNLH allows to attenuate the first resonance of the room in the case of a sinusoidal excitation. One also shows that the control of the damping of the membrane is the key parameter for the performance of the ADNLH.