Présentation détaillée

 Responsable : Pierre Olivier Mattei (CR) Tel : 00 33 4 91 16 44 92 Mail : mattei@lma.cnrs-mrs.fr

Participants : Renaud Côte (MCF), Régine Guillermin (IR), Dominique Habault (DR), Philippe Herzog (DR), Cédric Maury (Pr.), D. Mazzoni (MCF), Sabine Meunier (CR), Marc, Pachebat (IR), Cédric Pinhède (AI), Thierry Scotti (IR).

 Doctorants : Marc Michau, Pierre-Emile Chartrain, Zubin Liu, Pierre-Yohan Michaud.

Activités de recherche

Le thème général est la modélisation du rayonnement acoustique de structures vibrantes plongées dans un fluide. Il s’agit notamment de prédire la réponse vibratoire de la structure et les niveaux de bruits rayonnés. Ce fluide peut être léger (milieu aérien) ou lourd (milieu marin), au repos ou en mouvement. Les travaux sont à la fois expérimentaux (utilisant les chambres anéchoïques couplées, le vibromètre laser à balayage ou le robot 2-D du LMA) théoriques, au travers de modélisations et d’études mathématiques, et numériques, par le développement de codes de calculs spécifiques (implémentés en Fortran et le plus souvent parallélisés). Les applications relèvent des bruits des transports, des bruits industriels ou de l’environnement.

Des exemples

• Bruit d’impact sur les structures
• Transmission par des plaques multicouches
• Optimisation des absorbeur non linéaires
• Confort interne de voitures de TGV
• Simulation temps/fréquence de bruits de passage de train

Les directions de recherche

Rayonnement et diffraction

• Couplage entre champ proche et champ lointain. Le but est de caractériser l’évolution spatiale des champs acoustiques, par exemple entre les champs proche et lointain, ou la conversion de modes de vibrations mécaniques en modes de rayonnement. Les applications envisagées sont l’amélioration de l’efficacité des haut-parleurs ou du contrôle actif.

• Extension de méthodes de perturbation en fluide lourd. Le but est d’étendre les méthodes de perturbation, initialement valides au cas d’une structure de forte densité au contact d’un fluide de faible densité (e.g. acier/air) au cas d’une structure de faible densité au contact d’un fluide de forte densité (e.g. aluminium/eau).

• Identification et modélisation de sources. Le but est de caractériser, à partir de mesures, les bruits de véhicules terrestres à l’aide de sources élémentaires (monopoles, dipôles) par identification ou par combinaison d’un nombre fini de sources équivalentes afin de construire des outils de synthèse sonore. On envisage ici la synthèse de bruits de trains ou de voitures en milieu urbain afin de quantifier la gêne sur la population.

• Propagation et rayonnement en écoulement. Le but est de caractériser le bruit créé par le couplage entre un écoulement dans un tuyau à basse vitesse et les corrugations internes à ce tuyau .

Phénomènes dissipatifs

• Caractérisation et modélisation de la dissipation acoustique et vibratoire par des matériaux absorbants. Le but est de comprendre les phénomènes d’amortissement des vibrations de structures, que cet amortissement soit dû à la perte d’énergie par rayonnement ou à des phénomènes internes au matériau tels que la viscoélasticité ou l’ajout de matériaux amortissants (par <> ou par ajout de matériaux poreux). Les applications envisagées sont une meilleure description des phénomènes d’établissement et d’extinction du son et une optimisation de la transmission et du rayonnement acoustique des structures.

• Application à l’acoustique du pompage d’énergie. Le but est d’appliquer le principe, récemment validé expérimentalement pour les systèmes mécaniques, de l’amortisseur à raideur non-linéaire au domaine acoustique. L’intérêt de ce type d’amortisseur est de pouvoir s’adapter à toute gamme fréquentielle de système mécaniques.

Psychomécanique

• Couplage vibroacoustique et psychoacoustique. Le thème général est l’évaluation perceptive de signaux rayonnés par des structures vibrantes, avec deux objectifs :
• étudier la relation entre les caractéristiques perceptives des signaux, leurs caractéristiques physiques (représentations temporelle et fréquentielle) et les caractéristiques mécaniques et géométriques des structures ;
• prédire le rayonnement acoustique par des méthodes validées sur des critères perceptifs, répondant à deux impératifs : d’une part, limiter la modélisation à ses aspects principaux, d’autre part, fournir une bonne description perceptive des signaux rayonnés.

Des collaborations

• Participation au GdR 3372 « Ville Silencieuse Durable » dirigé par Pierre-Olivier Mattei.
• Participation au projet 2011 de l’IC STAR « Contrôle des résonances acoustiques dans un tube corrugué sous écoulement (Créatuce) » en collaboration avec l’IRPHE (Marseille), le NTNU (Trondheim) et la société Technip (Paris).
• Collaboration avec le GAUS (université de Sherbrooke, Canada)
• Collaboration avec Unicamp (université de Campinas, São Paulo, Brésil)

Publications principales sur 4 ans

Revues à comité de lecture

• U. R. Kristiansen, P.-O. Mattei, C. Pinhède, M. Amielh. Experimental study of the influence of low frequency flow modulation on the whistling behavior of a corrugated pipe. Journal of the Acoustical Society of America 130 (2011), 1851–1855.
• R. Mariani, S. Bellizzi ,B. Cochelin, Ph. Herzog, P-.O.Mattei. Toward an adjustable nonlinear low frequency acoustic absorber. Journal of Sound and Vibration 330 (2011), 5245-5258.
• Th. Bravo, C. Maury. Enhancing the reconstruction of in-duct sound sources using a spectral decomposition method. Journal of the Acoustical Society of America 127 (2010), 3538–3547.
• A. Mattioli Pasqual, J. R. Arruda, Ph. Herzog. Application of acoustic radiation modes in the directivity control by a spherical loudspeaker array. Acta Acustica united with Acustica 96 (2010), 32–42.
• M. Melon, Ch. Langrenne, Ph. Herzog, A. Garcia. Evaluation of a method for the measurementof subwoofers in usual rooms. Journal of the Acoustical Society of America 127 (2010), 256–263.
• B. Poirier, C. Maury, J.-M. Ville. The use of an array of Herschel–Quincke tubes to improve the efficiency of lined ducts. Applied Acoustics (2010).
• R. Bellet, B. Cochelin, Ph. Herzog, P.-O. Mattei. Experimental Study of Targeted Energy Transfer from an Acoustic System to a Nonlinear Membrane Absorber. Journal of Sound and Vibration 329 (2010), 2768-2791.
• P.-O. Mattei. Multiple Resonances in Fluid-Loaded Vibrating Structures. Acta Acustica united with Acustica 95 (2009), 314-324.
• P. Leroy, N. Attala, A. Berry, Ph. Herzog. Three dimensional finite element modeling of smart foam. Journal of the Acoustical Society of America 126 (2009), 2873–2885.
• B. Poirier, J.-M. Ville, C. Maury, D. Kateb. Bicylindrical model of Herschel–Quincke tubeduct system : theory and comparison with experiment and finite element method. Journal of the Acoustical Society of America 126 (2009), 1151–1162.
• M. Lavandier, Ph. Herzog, S. Meunier S.Comparative measurements of loudspeakers in a listening situation. Journal of the Acoustical Society of America, 123 (2008), 77-87.
• M. Lavandier, S. Meunier, Ph. Herzog. Identification of some perceptual dimensions underlying loudspeaker dissimilarities, Journal of the Acoustical Society of America, 123 (2008), 4186-4198.

Valorisation - Brevets

• Ph. Herzog. Contrat de prestation CNRS/CTTM. Étude et réalisation d’une cabine réverbérante active, pour Thalès Alenia Space, (2011).
• Ph. Béquin, Ph. Herzog, V. Joly. Capteur d’intensité acoustique à gaz ionisé. Demande de brevet français no 10 01424, (2010).
• R. Bellet, B. Cochelin, Ph. Herzog, P.O. Mattei, Z. Dimitrijevic. Procédé et dispositif d’atténuation desbruits de bouche d’un moteur thermique. Demande de brevet français et européen no 0856678 (2009).
• D. Habault, P.-O. Mattei, S. Molla, E. Bongini, P.-E. Gautier, F. Poisson. VAMPPASS : Vehicle acoustic model for pass-by prediction and audio simulation software. Référencementdu logiciel CNRS-SNCF auprès de l’AAP en décembre 2007 - n.IDDN 07-510030-000.
• Projet ANR-06-BLAN-081. PARoi Acoustique BASses fréquences, programme BLANC 2006. LMA, CSTB, ECL, CNAM.
• R. Guillermin, P.-O. Mattei, Logiciel de calcul de HRTF (Fonctions de transfert de tête) par BEM, pour France Télécom R&D, Décembre 2005.
• Ph. Herzog, Optimisation d’un haut-parleur pour une charge acoustique, pour Haliaetus Technologies. Novembre 2005.

Thèses sur 4 ans

Thèses en cours

• P.-Y. Michaud, « Caractérisation des enceintes acoustiques ». Thèse dirigée par Ph. Herzog, soutenance en décembre 2011.
• P.-E. Chartrain, « Lecture acoustique de la voie ferrée, définition et mise en place d’un outil de caractérisation vibro-acoustique indirecte d’une voie ferrée ». Bourse CIFRE CNRS-SNCF. Thèse dirigée par P.-O. Mattei en co-dirigée en entreprise par E. Bongini, débutée en octobre 2010.
• Z. Liu, Effets de champ proche sur les modes de rayonnement d’une structure vibrante. Thèse dirigée par C. Maury, débutée en novembre 2010.
• M. Michau, « Contrôle actif vibroacoustique à l’aide de paires actionneur/capteur piézoélectriques ». Thèse co-tutelle LMA-GAUS co-dirigée par Ph. Herzog et A. Berry, débutée en septembre 2011.

Thèses soutenues

• R. Bellet, « Application du pompage énergétique à l’acoustique ». Bourse MENRT. Thèse dirigée par B. Cochelin et co-encadrée par P.-O. Mattei, soutenue en octobre 2010.
• B. Mallaroni, « Modes de rayonnement en Vibroacoustique ». Thèse dirigée par P.-O. Mattei et co-encadrée par Ph. Herzog, soutenue en juillet 2010.
• E. Guibert, « Etude vibroacoustique et psychoacoustique du rayonnement à l’intérieur d’une voiture TGV ». Bourse DBI CNRS/SNCF. Thèse dirigée par D. Habault, soutenue en décembre 2008.
• P. Leroy, « Amélioration de l’absorption des matériaux poroélastiques en basses fréquences par contrôle actif » Thèse en co-tutelle LMA/GAUS souteneu en novembre 2008.
• E. Bongini, « Modèle acoustique global et synthèse sonore du bruit d’un véhicule : applications aux véhicules ferroviaires ». Convention CIFRE. Thèse de l’Université de Provence dirigée par D. Habault et co-encadrée par F. Poisson (SNCF Direction de l’Innovation et de la Recherche), 4 juillet 2008.