Évaluation de techniques temporelles pour l’antennerie appliquée à l’imagerie acoustique en écoulement

Overview & Synopsis

L’essor continuel du trafic routier, ferroviaire et aérien a motivé le développement de solutions de réduction du bruit rayonné par les véhicules fabriqués. L’élaboration de telles solutions nécessite la caractérisation des sources sonores, d’où le développement de méthodes d’antennerie telles que la formation de voies (FV) ou plus récemment le retournement temporel (RT). Ces techniques permettent de cartographier les sources de bruit à partir de la captation de l’émission via un réseau de microphones (appelé antenne). L’objet des travaux de thèse présentés est de caractériser des sources aéroacoustiques à l’aide d’une méthode numérique construite sur le principe du RT permettant de refocaliser les ondes vers leur origine. Un des enjeux d’un tel outil est la connaissance de la fonction de transfert du milieu de propagation en présence d’un écoulement. La résolution numérique d’équations décrivant le fluide, telles que les équations d’Euler linéarisées (EEL) permet en quelque sorte de “contourner" ce problème tenant compte de la vitesse de l’écoulement et des inhomogénéités du milieu. Une première étape du travail consiste à valider - par des études paramétriques - un outil numérique de RT fondé sur les EEL dans la continuité de la thèse de doctorat de Thomas Padois (2010). Une première étude (en 2D) consiste à évaluer les performances de l’outil numérique en matière de résolution spatiale et d’erreur de localisation en le comparant à un modèle théorique. La méthode numérique de RT est ensuite confrontée (en 3D) à une technique de FV temporelle. La comparaison est effectuée dans un domaine tridimensionnel avec une source impulsionnelle en écoulement cisaillé. Enfin, l’outil numérique de RT est confronté à une méthode de FV fréquentielle couplée à une correction par tir de rayons dans le cas d’une source ponctuelle harmonique plongée dans un écoulement présentant un cisaillement en vitesse et/ou en température. La seconde grande étape de cette thèse est dédiée à l’application de la méthode de RT à deux configurations aérodynamiques et génératrices de bruit : une couche de mélange bidimensionnelle et un jet tridimensionnel. La stratégie adoptée consiste à reconstruire le champ acoustique via les EEL, à détecter les phénomènes de focalisation spatio-temporels puis à les mettre en regard avec le champ aérodynamique afin d’effectuer un échantillonnage conditionnel. De cette manière, il est possible de remonter aux mécanismes turbulents de production sonore en dépit des limites de résolution spatiale acoustique.