La conception de turboréacteurs présente de plus en plus de défis. Le respect de l'environnement, naturel et sonore, est devenu un enjeu majeur pour les motoristes car il devient un argument de vente important et une condition sine qua non afin de valider les futures normes en aviation. Dans ce contexte, il est devenu nécessaire d'étudier et de prédire les différentes sources de bruit d'un turboréacteur pour les inclure dans sa conception. Parmi ces différentes sources de bruit, celle de la chambre de combustion est méconnue et devient une source de bruit aval de plus en plus importante dans les phases d'approche et de croisière où le bruit de jet a été significativement réduit. Nous pourrons aussi nous intéresser aux modes de conduit générés par les interactions rotor-stator des différents étages de compresseurs et de turbines en amont et aval de la chambre de combustion respectivement. L'effet de masquage étant réduit par la diminution du nombre d'étages de turbines, il est donc nécessaire d'évaluer la transmission et la réflexion des ondes acoustiques (responsables du bruit direct) mais aussi entropiques et de vorticité (responsables du bruit indirect) issues de la combustion ainsi que des modes de conduit à travers les étages de turbines d'un turboréacteur. L'objectif, dans le cadre de la Chaire de recherche en acoustique appliquée à l'aviation en collaboration avec Pratt & Whitney Canada, est de développer un modèle de pertes par transmission valide autant pour les basses fréquences (chambre de combustion) que pour des fréquences plus élevées (interactions rotor-stator). Différents niveaux de modélisation sont utilisés à partir de disques actifs ou semi-actifs. Ces théories sont utilisées pour les très basses fréquences en considérant que l'espace inter-aubes et la corde du profil sont faibles devant la longueur d'onde. Les théories plus complexes prennent en compte une corde non négligeable et donc des fréquences plus élevées. Parmi les modèles existants dans la littérature, nous avons choisi de sélectionner deux modèles en particulier. Tout d'abord un modèle de disque actif pour prendre en compte la déviation de l'écoulement par les aubes puis un modèle de grille d'aubes pour prendre en compte la corde et l'espace inter-aubes. L'objectif est de coupler ces deux modèles afin de prendre en compte tous les effets intervenant dans la transmission des ondes à travers les étages de turbines d'un turboréacteur.

La réduction du bruit généré par les ventilateurs est un enjeu majeur pour les industriels, car cette pollution sonore agit directement sur le confort des personnes qui se trouvent à proximité et parce qu'un ventilateur faisant du bruit est souvent synonyme d'un mauvais rendement. Dans le cas des machines tournantes basse vitesse comme les ventilateurs axiaux, le bruit propre de la pale est prédominant, en particulier le bruit généré par la distorsion de structures tourbillonnaires générant des ondes acoustiques diffractées aux bords d'attaque et de fuite. Les recherches présentées dans ce mémoire de maîtrise s'inscrivent dans la tâche n°3 du projet FQRNT équipe qui consiste en la réduction passive du bruit rayonné par les ventilateurs basse vitesse et sont axées sur l'utilisation de matériaux poreux. Afin de répondre aux objectifs du sujet, une maquette modulable, basée sur un profil industriel de type compresseur ou ventilateur axial, permet de tester plusieurs configurations en appliquant différents matériaux poreux au bord de fuite. Des mesures d'acoustique en champ lointain, de directivité et de pression pariétale sont effectuées dans la soufflerie anéchoïque du GAUS. La mesure des pressions statiques permet également de déterminer l'influence des traitements sur la charge du profil. Enfin, des mesures au fil chaud permettent de caractériser l'écoulement dans le sillage et les couches limites. Les matériaux les plus résistifs s'avèrent être les plus efficaces et permettent des réductions en champ lointain allant jusqu'à 7 dB.

La fibre optique constitue le médium par excellence pour le transport d’information à haut débit. Elle forme l’épine dorsale de la majorité des réseaux optiques régionaux et métropolitains. La mise en œuvre à moindre coût de ce type de réseaux nécessite une planification rigoureuse des ressources pour satisfaire une demande de trafic de plus en plus exigeante en bande passante. Le présent travail s’inscrit dans un cadre d’optimisation multicouche de réseaux optiques WDM. La principale contribution de cette thèse est de concevoir deux heuristiques Tabou, capable de résoudre le problème NP-complet de groupage, de routage et d’affectation de longueurs d’ondes GRWA (Grooming, Routing and Wavelength Assignment) dans un réseau optique WDM. La fonction objectif des heuristiques développées est de minimiser le coût de déploiement du réseau, autrement dit ses dépenses en capital (CAPEX), tout en maximisant son taux d’utilisation. Les contraintes réseaux à respecter sont celles du problème GRWA, augmenté des trois contraintes de la couche physique suivantes : le budget de puissance du signal optique, la quantité de dispersion chromatique qui s’y est accumulée et son rapport signal sur bruit optique (OSNR). Le coût du réseau est calculé en fonction de la quantité d’équipements optiques et optoélectroniques nécessaires pour satisfaire la demande de trafic. Les liens des réseaux optiques étudiés sont bidirectionnels composés de fibres optiques monomodes standard G-652 [1] opérant dans la fenêtre optique centrée autour de la longueur d’onde 1550 nm. Les nœuds sont équipés de plateformes multiservices (MSPP) supportant les protocoles SDH/SONET, GFP et LCAS/VCAT pour une gestion efficace de la bande passante. Le trafic considéré est statique de granularité multiple.

La compression de tous les types de signaux audio (parole et audio) constitue un vaste domaine de recherche, car il tente de répondre à de nombreuses et différentes demandes provenant de l’industrie. Actuellement, l’industrie de la téléphonie mobile possède de nombreuses requêtes au niveau de la compression de signaux audio à faible débit (sous les 32 kbit/s). Dans cette plage de débit, deux modèles sont nécessaires pour compresser tous les types de signaux audio : les codecs temporels s’utilisent pour la compression des signaux de parole et les codecs fréquentiels (par transformée) plus généraux s’utilisent pour la compression des signaux audio tels que la musique. Les téléphones intelligents et les tablettes numériques représentent des exemples d’appareils qui doivent intégrer deux codecs différents. Idéalement, ces appareils devraient intégrer un codec unique qui compresse tous les types de signaux audio. Cependant, l’unique moyen actuel d’obtenir un «codec universel» consiste en un «codec hybride universel». Les codecs hybrides universels intègrent au moins deux modèles de codage et un classificateur, qui sélectionne le modèle à exécuter selon le signal à traiter. Ces codecs ne représentent donc pas véritablement des codecs unifiés. De plus, avec l’utilisation d’un classificateur, les codecs hybrides introduisent également la possibilité d’erreurs de classification durant l’analyse. Ces codecs hybrides ont également tendance à être plus complexes puisqu’ils doivent gérer les différents modèles de codage. Après plus de trente ans de recherche, il existe toujours une distinction entre les approches utilisées pour la compression des signaux de parole et celles utilisées pour les signaux audio. Les codecs temporels se basent sur un modèle de production de la parole tandis que les codecs fréquentiels utilisent un modèle de perception auditive pour les signaux audio. Cette thèse propose des contributions dans l’élaboration d’un modèle de codage audio universel et véritablement unifié. Ces contributions se présentent dans cette thèse par un modèle d’analyse-synthèse de type harmonique-plus-bruit pour les signaux de parole qui fonctionne entièrement dans le domaine fréquentiel. Cette thèse démontre qu’il est possible d’obtenir un signal de parole de qualité perceptuelle transparente sans nécessairement suivre l’évolution de la forme d’onde du signal original. De plus, cette thèse propose également une version quantifiée du modèle d’analyse-synthèse et démontre qu’il est possible d’obtenir un signal de synthèse de bonne qualité pour des débits autour de 24 kbit/s et de 30 kbit/s. Lors des tests subjectifs MOS, le modèle se situe dans la même catégorie de qualité que la norme G.722.2 (AMR-WB) de l’institut UIT pour un débit autour de 24 kbit/s. Le modèle possède l’avantage de fonctionner entièrement dans le domaine fréquentiel et démontre ainsi les possibilités d’un codec réellement universel puisque traditionnellement le domaine des fréquences était réservé aux signaux audio autres que les signaux de parole.

Résumé : Ce projet de recherche est composé de trois parties principales : la première comprend l'analyse expérimentale et la simulation des performances vibratoires de matériaux avec amortissement viscoélastique, en tant que traitements acoustiques appliqués aux structures du fuselage d'un avion. La deuxième partie comprend l'analyse expérimentale et le calcul de la performance acoustique de ces matériaux amortissant en comparaison avec l'effet d'une masse équivalente. Enfin, la troisième partie est une étude paramétrique sur les effets de localisation, de la densité et de la taille d'un traitement massique. Les systèmes d'isolation phoniques typiquement employés dans la construction des fuselages d'avions sont composés de matériaux poreux, avec ou sans des matériaux amortissant (matériaux viscoélastiques). La performance et donc l'utilité de ces traitements amortissant, en comparaison avec une couche de masse équivalente, reste une question largement ouverte. Dans ce travail on a comparé numériquement et expérimentalement les performances acoustiques d'un traitement amortissant avec celui d'une masse équivalente tous les deux incorporées dans le traitement phonique et ceci pour plusieurs types d'excitations. Deux structures représentant des fuselages, une en aluminium et la seconde en carbone composite, ont été sélectionnées pour cette étude ainsi que deux matériaux poreux couramment utilisés en aéronautique : une laine en fibre de verre et une mousse à cellules ouvertes. Deux types d'excitations ont été étudiés numériquement et expérimentalement. La première est une excitation acoustique (champ diffus) et la seconde mécanique (forces ponctuelles). Une troisième, excitation par couche limite turbulente a été étudié numériquement. Dans tous les cas, la perte par insertion du traitement acoustique est utilisée comme indicateur principal de la performance. D'autres indicateurs comme le coefficient d'absorption, le coefficient de perte par amortissement et la vitesse quadratique moyenne sont aussi utilisés pour mieux cerner et expliquer l'effet du traitement. Il a été démontré que l'utilisation d'une couche de masse équivalente à un traitement viscoélastique conduit systématiquement à la meilleure performance acoustique et ceci pour les trois types d'excitations étudiées. En particulier, dans le cas classique où le traitement amortissant est appliqué directement au fuselage. Dans ce dernier cas, les effets de doubles parois créés par la couche massique, positionnée judicieusement loin du fuselage, augmentent la performance en moyennes et hautes fréquences. Les performances en basses fréquences restent limitées par la fréquence de résonance double parois. Et même l'effet amortissant des traitements viscoélastiques, théoriquement visible aux résonances et coïncidences du système, se trouve limité par l'amortissement ajouté par le montage et le traitement absorbants. Cependant, l'efficacité de la couche massique est compromise par les difficultés d'installations et en particulier pour les fibreux. Les résultats de cette thèse restent toutefois limités par notre choix de structures et de traitements étudiés. / Abstract : The project is made up of three main parts. The first part involves a comprehensive experimental and numerical analysis of viscoelastic damping materials as acoustic treatments to aircraft fuselage structures. The second part involves numerical and experimental acoustic comparison of viscoelastic damping material to equivalent mass. And the third part is a parametric study of equivalent mass for the effects of mass location, density and size. The goal of the project is to identify the vibroacoustic effect of viscoelastic material damping of fuselage skin, and develop possible alternatives to damping. The insulation systems (typically used on aircraft) that are made up of porous materials with or without viscoelastic damping material or equivalent mass were called sound packages throughout this document. The viscoelastic damping material and equivalent mass both incorporated in sound packages were acoustically compared. Fiberglass and open cell foam were used as porous materials. The viscoelastic damping material used in this study is constraining layer damping and abbreviated as CLD. The equivalent mass was an impervious screen. Both representative Aluminum and carbon composite fuselage skin structures were treated with sound packages as part of the comparison. The vibroacoustic performance indicators were used to characterize the sound packages. The indicators were airborne insertion loss (ABIL), structure borne insertion loss (SBIL), turbulent boundary layer insertion loss (TBLIL), average quadratic velocity (AQV), damping loss factor (DLF), absorption coefficient, and radiation efficiency. Diffuse field acoustic excitation was used to obtain the vibroacoustic indicators of ABIL and absorption coefficient. Mechanical excitation was used to obtain SBIL, AQV, DLF, absorption coefficient, and radiation efficiency. Turbulent boundary layer excitation was modeled to obtain TBLIL. The numerical methods of finite element method (FEM) and transfer matrix method (TMM) were used to calculate all of the above vibroacoustic performance indicators. Experimentally, ABIL, SBIL, AQV, DLF and radiation efficiency were measured. Experimental modal analysis was also performed to characterize representative Aluminum and carbon composite fuselage skin structures. Based on the numerical analysis, equivalent mass generated a double or multiple (in case of double wall layer configuration) wall effect and hence became an effective acoustic insulator as part of sound packages at mid to high frequencies. Even at coincidence frequencies (in case of the representative carbon composite fuselage skin), the equivalent mass layer was more effective than viscoelastic damping material. However, the drawback was the occurrence of the double wall resonance at lower frequencies which compromised the effectiveness. Nevertheless, the parametric study of equivalent mass revealed that equivalent mass is superior to viscoelastic damping material at reduced weight in term of vibroacoustic performance indicators of overall ABIL/SBIL/TBLIL in the frequency range of 100 to 6300 Hz and mean ABIL/SBIL/TBLIL in SIL (octave lk, 2k, 4k Hz) frequency range.

Le contrôle de bruit est un domaine de recherche très fertile. Que ce soit pour du contrôle actif ou passif, de nombreuses recherches sont menées pour améliorer les méthodes existantes ou pour trouver de nouveaux procédés. Ainsi, dans le domaine du contrôle actif, de nouveaux moyens de production d’anti-bruit sont développés en vue de les substituer aux duos amplificateur/haut-parleur fragiles, gourmands en énergie et encombrants. Le sujet abordé ici est la conception et la réalisation d’un prototype capable de générer de forts niveaux de bruit à partir d’une source d’écoulement d’air à fort débit. Le prototype servira ensuite de source pour le contrôle actif du bruit d’un ventilateur. Pour atteindre ces performances, un design simple a été développé : l’obstruction périodique de l’écoulement d’air comprimé génère une source acoustique harmonique à la fréquence d’obstruction de l’écoulement. Le contrôle de la vitesse de l’obstruction gère la fréquence et la phase de l’anti-bruit émis. Le dispositif conçu dans ce projet permet de générer un bruit tonal réglé en phase et en fréquence sur une référence, pour une pression acoustique de 110 dB à 1 m.

La thèse se concentre sur le suivi temporel des vitesses sismiques, notamment dans des zones de faille actives. En corrélant les signaux générés par le bruit ambiant, il est possible d'estimer la fonction de Green du milieu. Par le suivi continu de ces fonctions, des changements de vitesse dans le milieu peuvent être détectés. Les méthodes de suivi temporel sont appliquées aux données provenant d'une zone de faille active à Parkfield, Californie, ce qui permet de détecter deux chutes de vitesse. Ces dernières coïncident avec des évènements sismiques régionaux, la plus importante concernant un évènement proche des stations. Les deux chutes de vitesse sont suivies d'une récupération postsismique progressive. Pour mieux comprendre la fiabilité des mesures on a effectué des expériences en laboratoire. Un résultat intéressant de ces expériences montre que la reconstruction exacte de la fonction de Green n'est pas nécessaire pour le suivi temporel, ce qui ouvre la voie à de nombreuses possibilités d'applications en sismologie. Grâce à cette connaissance, la série de données de Parkfield a été ré-analysée. En améliorant la résolution temporelle à 1 journée, on montre que la chute de vitesse observée est cosismique avec le séisme de Parkfield. On a établi que les fluctuations de vitesse ne sont pas simplement corrélées aux variations de la distribution de sources du bruit obtenue par formation de voies. Enfin, les méthodes développées sont appliquées à un séisme au Japon. Le réseau étant de taille beaucoup plus grande que celui utilisé pour l'étude de Parkfield, ces données sont analysées pour étudier la dépendance entre la distance stations-séisme et la chute de vitesse mesurée.

La reconnaissance automatique de la parole est un domaine de recherche très actif depuis de nombreuses années. Bien que les performances des systèmes de transcription automatique aient considérablement progressé depuis tout ce temps, les erreurs commises par ces systèmes ne sont toujours pas acceptables du point de vue des utilisateurs, probablement du fait du référentiel humain qui reste largement inégalé, en particulier en ce qui concerne la robustesse des transcriptions aux conditions d'utilisation dégradées. J'étudie dans ce mémoire l'état de l'art du domaine pour la période allant de 1995 à 2010, en me concentrant sur les aspects liés à la robustesse des modèles acoustiques avec un seul microphone. J'y décris également mes principales contributions, en les classant selon les différents étages composant un système de reconnaissance automatique: paramétrisation, modèle acoustique et algorithme de décodage. Dans le domaine de la paramétrisation, mes deux contributions principales concernent une étude du domaine de l'analyse computationnelle de scènes auditives, ainsi qu'une nouvelle approche de débruitage de la parole s'appuyant sur une modélisation bayésienne des espaces bruités et non-bruités et de leur inter-dépendances. Mes travaux sur les modèles acoustiques ont débuté pendant ma thèse de doctorat, qui concernait l'étude des modèles multi-bandes, dans lesquels le spectre du signal de parole est décomposé en bandes de fréquences indépendantes. Dans ce cadre, j'ai notamment proposé un algorithme d'apprentissage discriminant global et la conception de nouvelles unités phonétiques adaptées à l'information phonétique présente dans les bandes. Une autre contribution importante est l'amélioration de l'adaptation jacobienne, qui est une approximation linéaire de la méthode PMC (Parallel Model Combination) dans le domaine cepstral. J'ai notamment proposé une approche permettant de choisir le compromis précision / complexité souhaité, et étendu l'approche au bruit convolutif. Une partie conséquente de mes travaux a ensuite concerné la reconnaissance avec données manquantes, qui, par ses aspects de marginalisation, peut être interprétée comme une modification de l'algorithme de reconnaissance. Cette modification exploite une nouvelle source d'information concernant la localisation spectro-temporelle du bruit afin de concentrer le décodage sur les observations acoustiques les moins corrompues. J'ai ainsi travaillé sur l'adaptation de cette approche au domaine cepstral, notamment en proposant un nouveau formalisme de calcul des masques minimisant directement le taux d'erreur de reconnaissance. Une autre contribution concerne le développement de modèles bayésiens originaux qui discrétisent l'espace de recherche pour estimer les masques, ou encore d'une nouvelle méthode minimisant la largeur de l'intervalle de marginalisation. Cette première partie du mémoire est guidée par une analyse des progrès réalisés en fonction d'un critère, celui de l'information prise en compte par les différentes méthodes proposées. Ce critère est en effet très important, car il a une grande influence sur les évaluations expérimentales et sur les capacités de généralisation des approches. De plus, alors que d'innombrables modèles théoriques d'apprentissage ont été proposés et testés depuis vingt ans, toutes ces approches exploitent quasiment exclusivement l'information acoustique et lexicale. Je soupçonne les limites des paradigmes actuels d'être en bien plus grande partie dus au déficit d'information et de connaissance qu'aux capacités des modèles eux-mêmes. J'ai donc commencé à m'intéresser depuis 2004 aux autres sources d'information qui pourraient servir en reconnaissance de la parole, notamment au contexte et plus particulièrement aux connaissances syntaxiques et sémantiques. Ce mémoire développe ces aspects essentiellement dans une deuxième partie consacrée à la reconnaissance des actes de dialogue, à la segmentation en phrases, à la sémantique lexicale par le biais de la détection automatique du thème, et enfin à l'analyse syntaxique des transcriptions automatiques de l'oral. Mon ambition est tout d'abord d'étudier et d'adapter les approches en linguistique computationnelle permettant d'extraire ces indices du flux de parole afin de prendre en compte les spécificités des transcriptions automatiques, puis d'exploiter en retour ces nouvelles informations afin d'améliorer le système de transcription automatique.

The evaluation of the noise produced by flows has reached a high level of importance in the past years. The physics surrounding flow-induced noise is quite complex and sensitive to various flow conditions like temperature, shape. Empirical models were built in the past for some special geometries but they cannot be used in a general case for a shape optimization for instance. Experimental aeroacoustic facilities represent the main tool for acoustic analyses of flow fields, but are quite expensive because extreme care must be exercised not to introduce acoustic perturbations in the flow (silent facilities). These tools allow a good analysis of the physical phenomena responsible for noise generation in the flow by a comparison of the noise sources and the flow characteristics (pressure, turbulence,...). Nevertheless, the identification and location of noise sources to compare with flow structures requires quite complex methods. The numerical approach complements the experimental one in the sense that the flow characteristics are deeply analyzed where experiments suggest noise production. For the numerical approach, the turbulence modeling is quite important. In the past, some models were appreciated for their good prediction of some aerodynamic parameters as lift and drag for instance. The challenge is now to tune these models for a correct prediction of the noise sources. In the low subsonic range, the flow field is completely decoupled from acoustics, and noise sources can be computed from a purely hydrodynamic simulation before this information is transferred to an acoustical solver which will compute the acoustic field at the listener position. This post processing of the aerodynamic results is not obvious since it can introduce non-physical noise into the solution. This project considers the aspect of noise generation in turbulent jets and especially the noise generated by vortex pairing, as it occurs for instance in jet flows. The axisymmetric version of the flow solver SFELES has been part of this PhD research, and numerical results obtained on the jet are similar to the experimental values. Analyses performed on the numerical results are interesting to go to complete turbulence modeling for aeroacoustics since vortex pairing is one of the basic acoustical processes in vortex dynamics. Currently, a standard static Smagorinski model is used for turbulence modeling. However, this model has well known limitations, and its influence on the noise sources extracted from the flow field is not very clear. For this reason, it is planned to adopt a dynamic procedure in which the subgrid scale model automatically adapts to the flow. We planned also to perform simulations with the variational multiscale approach to better simulate the different interactions between large and unresolved scales. The commercial software ACTRAN distributed by Free Field Technologies is used for the computation of sound propagation inside the acoustic domain.

Le mouvement des glaciers alpins est fortement conditionné par un grand nombre de processus complexes, alliant à la fois l'hydrologie, la mécanique, la thermodynamique, et dont la taille caractéristique peut varier de l'échelle microscopique à l'échelle macroscopique. Les mécanismes de fracturation peuvent être associés à des causes aussi nombreuses que diverses : frottement basal, ouverture de crevasses, variations de la température (fracturation thermique), variations de hauteur d'eau (fracturation hydraulique). Dans tous les cas, il a été demontré par le passé que la fracturation était génératrice de sismicité, enregistrable à l'aide de sismomètres. Cette sismicité permet par conséquent l'auscultation des conditions mécaniques d'un glacier, et en particulier son champ de contrainte.<br />Nous nous proposons, dans ce travail, d'appliquer des méthodes sismologiques inédites pour l'étude et la caractérisation de la fracturation dans les glaciers alpins, au travers de deux exemples (le glacier d'Argentière, dans le massif du Mont-Blanc, et le glacier du Gorner, dans le massif du Mont Rose, en Suisse). La localisation des sources a été effectuée par le biais de techniques d'antennes. Dans ce cadre, nous avons développé une méthode de recherche sur grille, bien adaptée à ces objets de taille limitée. Cette dernière permet le calcul de la densité de probabilité complète de la position de l'hypocentre. Elle nous a permis de mettre en évidence une activité sismique en essaim sur le glacier d'Argentière, et dont il a été possible de calculer une magnitude locale. Nous avons également montré que les séismes profonds ayant lieu au glacier du Gorner sont localisés à proximité immédiate de l'interface glace - roche. Parallèlement, d'autres techniques (corrélation de bruit, beamforming) nous ont permis de préciser l'information obtenue par la méthode de recherche exhaustive.