Méthode mixte éléments/volumes finis pour la modélisation numérique de la propagation acoustique par couplage aux éléments de frontière ou aux éléments infinis

A hybrid finite element /finite volume method coupled with boundary elements or infinite elements for the numerical modeling of wave propagation

• Auteur / Autrice : Nadia Massé
• Direction : Michel Guilbaud, Christian Prax
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique et dynamique des écoulements instationnaires
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et aéronautique (Poitiers1992-2008)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées - École nationale supérieure d'ingénieurs (Poitiers1984-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Anisotropie

Équations intégrales

Son -- Propagation

Équations d'onde -- Solutions numériques

Résumé

On présente une méthode numérique originale pour la résolution de problèmes de propagation acoustique en milieux infinis. Le domaine d'étude est tronqué par une frontière fictive séparant le domaine en deux sousdomaines, interne où une méthode de Volumes de Contrôle basée sur un maillage Eléments Finis (MVCEF) est utilisée pour résoudre l'équation de Helmholtz, et externe où le champ est décrit par une méthode d'Eléments de Frontière ou d'Eléments Infinis respectant la condition de Sommerfeld. L'association de la MVCEF avec les Eléments de Frontière ou avec les Eléments Infinis sur des exemples bidimensionnels conduit à des solutions qui sont en bon accord avec les résultats analytiques et numériques. La réfraction des ondes acoustiques à travers un panache thermique en configuration axisymétrique est ensuite analysée et son effet sur la localisation d'une source fictive placée sur l'axe en sortie de conduite est étudiée par des mesures d'intensimétrie acoustique.

The object of this work is the presentation of an original numerical method for the resolution of acoustic propagation problems in infinite domain. The infinite field of study is truncated by a fictitious boundary which thus defines two fields. In the interior field, a mixed Control Volume Finite Element Method (CVFEM) is used in order to solve Helmholtz's equation. The external field is described by a Boundary Element Method or an Infinite Element Method which impose the Sommerfeld's condition. The association of the CVFEM with the Boundary Elements or the Infinite Elements on two-dimensional examples leads to solutions which agree with the analytical and numerical results. The sound refraction into the far-field through a thermal jet in an axisymmetric configuration is then analyzed and its effect on the localization of a fictitious source placed at the conduit exit and on the jet axis is studied by using measurements of acoustic intensity.