La caractérisation expérimentale de la réponse vibro-acoustique de panneaux excités par des champs de pression aléatoires est d'un grand intérêt autant en recherche que pour des applications industrielles. Deux excitations sont particulièrement étudiées: le champ acoustique diffus les pressions fluctuantes induites par une couche limite turbulente. Les moyens d’essais associés à ces excitations (chambre réverbérante, soufflerie, essais in situ) peuvent être très coûteux, difficilement contrôlables et rarement comparables entre laboratoires ou centre d’essais (installations de différentes dimensions ou mises en œuvres). La reproductibilité des mesures peut alors être remise en cause, ce qui rend difficile la comparaison entre différentes solutions technologiques. Il y a donc un fort intérêt à disposer d'un outil de laboratoire permettant de reproduire l’effet de ces excitations aléatoires dans un environnement contrôlé.
Dans ce contexte, cette thèse propose de développer une méthode expérimentale permettant de caractériser le comportement vibro-acoustique de panneaux sous un champ de pression aléatoire en s’affranchissant des moyens d’essais usuels. Les approches que l’on étudie se basent sur la formulation mathématique du problème dans le domaine des nombres d'onde. Celle-ci met en évidence une séparation explicite des contributions de l'excitation (via l’interspectre de pression pariétale), de celles du comportement vibro-acoustique du panneau (via les fonctions de sensibilité). A partir de la connaissance de l'interspectre de pression pariétale, il suffit alors de déterminer expérimentalement les fonctions de sensibilité du panneau afin de déterminer par post-traitement sa réponse à l'excitation considérée. Deux méthodes permettant de déterminer les fonctions de sensibilité sont étudiées numériquement et validées expérimentalement : la méthode dite de l’antenne synthétique et une méthode basée sur des principes de réciprocité. Pour étudier la validité de ces méthodes, on compare leurs résultats à ceux obtenus par des moyens standards pour deux types de panneaux et les deux types d’excitations évoqués précédemment. / Abstract: The experimental vibro-acoustic characterization of panels submitted to random pressure
fields is of great interest in the industry as well as in research laboratories. For the
transport sector, this type of excitation can be found when a turbulent flow develops at the
wall of a moving vehicle for example. The pressure fluctuations induced by the turbulent
boundary layer excite the panels which radiate a noise inside the cabin. The experimental
reproduction of those pressure fluctuations requires test means which can be very costly
(i.e., wind tunnel, in situ tests) and whose physical parameters can hardly be controlled.
The repeatability of measurements can thereby be questioned which makes it hard to
compare different technological solutions. A second example of random pressure field is
the diffuse acoustic field. This latter is usually reproduced in a reverberant room which is
often coupled with an anechoic chamber by means of the panel whose acoustic insulation
is to be tested. A pressure field is assumed to be diffuse if the acoustic energy comes from
every direction with an equiprobable intensity of the incident waves. This assumption is
never fully reached in practice (lack of grazing incident waves, strong modal behavior of
the room at low frequencies, etc.). A laboratory tool which allows reproducing the effect
of those random excitations in a controlled environment is therefore of great interest.
In this context, this thesis aims at developing an experimental method to characterize the
vibro-acoustic behavior of panels under random pressure fields without using the common
test means (wind tunnel, reverberant room, in situ tests, etc.). For relevance sake, this
approach must compensate for the previously stated issues. The approaches studied in
this work are based on the mathematical formulation of the problem in the wavenumber
domain. This latter allows an explicit separation of the contributions of the excitation
via the wall-pressure cross-spectrum, from those of the vibro-acoustic behavior of the
panel via so-called ‘sensitivity functions’. Assuming the wall-pressure cross-spectrum of
the excitation is known, it is only required to experimentally determine those sensitivity
functions, on the panel or in the acoustic medium, to determine the response of the panel
to the considered excitation by post-processing. Two methods aiming at determining the
sensitivity functions will be numerically and experimentally studied: the source scanning
technique and the method based on the reciprocity principle. Results obtained with those
method are compared to measurements using standard test means to attest the validity of
those methods. Several vibro-acoustic indicators will be confronted while considering the
two previously mentioned excitations and for two types of panels: an academic panel and
a ‘complex’ from the aeronautic sector. This latter shows the applicability of the method
in an industrial context.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usherbrooke.ca/oai:savoirs.usherbrooke.ca:11143/11953 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Marchetto, Christophe |
| Contributors | Berry, Alain, Maxit, Laurent |
| Publisher | Université de Sherbrooke |
| Source Sets | Université de Sherbrooke |
| Language | French, English |
| Detected Language | English |
| Type | Thèse |
| Rights | © Christophe Marchetto |
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