Exercices d'acoustique. Tome 1 Tome 1 : exercices de base
Langue : Français
Auteur : Bruneau-Gatignol-Lan
Ce recueil en trois tomes contient un ensemble d'exercices et de problèmes d'Acoustique Physique (Fondamentale). Il s'adresse principalement à tout étudiant ou élève ingénieur qui souhaite acquérir une solide formation dans ce domaine en lui proposant des exercices d'entraînement mais surtout des sujets de réflexion à partir de problèmes traités de manière approfondie. Ces trois tomes suivent une progression de niveau croissant correspondant à la licence, au master et à l'initiation à la recherche. Ils permettent successivement de traiter les bases de la propagation acoustique en fluide idéal (tome I), d?approfondir des problèmes seulement effleurés dans le premier tome (tome II), et d?aborder brièvement certains thèmes plus avancés de l?acoustique (tome III).
Ainsi sont étudiés tour à tour les phénomènes de propagation acoustique en espaces ouverts, en guide et en espaces clos, à une, deux et trois dimensions, puis les phénomènes de rayonnement, de diffraction et de couplage fluide-structure, le tout dans le cadre de l?acoustique linéaire en fluide idéal et en présence ou non de sources. Enfin sont abordés divers effets acoustiques liés aux écoulements et gradients de propriétés des milieux considérés, ou à la viscosité et à la conduction thermique des fluides.
Les méthodes exposées sont celles en usage dans les différents problèmes abordés : formulations différentielles et leurs solutions analytiques, représentations modales, formulations intégrales, représentations de Fourier et de Laplace, méthode de la phase stationnaire, méthode de Wiener-Hopf, ... Elles font l?objet de brefs rappels en tête de chapitres. Ces rappels sont une aide au lecteur. Ils ont également pour objectif de poser les notations de l'ouvrage. Mais ils n'ont pas la prétention de remplacer les exposés systématiques que l'on trouve dans les manuels de base. Une liste non exhaustive de tels ouvrages figure à la fin de chacun des trois tomes.
Certains exercices comportent une part de résolution numérique. Il s'agit de calculs légers et le choix de l'outil numérique est laissé au lecteur.
La présentation proposée tente de répondre à une double exigence : exprimer et résoudre un ensemble de problèmes réels fondamentaux de l'acoustique dans un souci de compréhension en profondeur des phénomènes physiques étudiés. En conséquence certains exercices prennent des allures de problèmes relativement complets donc longs ; dans la pratique, des extraits peuvent bien entendu être considérés indépendamment du reste de l?exercice. Les auteurs souhaitent par là suggérer quelques pistes pédagogiques à leurs collègues enseignants.
Les problèmes réels sont bien évidemment le plus souvent beaucoup plus complexes que ceux, relativement académiques (par nécessité), traités dans cet ouvrage : ils nécessitent alors en pratique des développements plus sophistiqués, souvent numériques. Au demeurant, les développements analytiques proposés ici restent proches de la réalité physique ; ils permettent
Ainsi sont étudiés tour à tour les phénomènes de propagation acoustique en espaces ouverts, en guide et en espaces clos, à une, deux et trois dimensions, puis les phénomènes de rayonnement, de diffraction et de couplage fluide-structure, le tout dans le cadre de l?acoustique linéaire en fluide idéal et en présence ou non de sources. Enfin sont abordés divers effets acoustiques liés aux écoulements et gradients de propriétés des milieux considérés, ou à la viscosité et à la conduction thermique des fluides.
Les méthodes exposées sont celles en usage dans les différents problèmes abordés : formulations différentielles et leurs solutions analytiques, représentations modales, formulations intégrales, représentations de Fourier et de Laplace, méthode de la phase stationnaire, méthode de Wiener-Hopf, ... Elles font l?objet de brefs rappels en tête de chapitres. Ces rappels sont une aide au lecteur. Ils ont également pour objectif de poser les notations de l'ouvrage. Mais ils n'ont pas la prétention de remplacer les exposés systématiques que l'on trouve dans les manuels de base. Une liste non exhaustive de tels ouvrages figure à la fin de chacun des trois tomes.
Certains exercices comportent une part de résolution numérique. Il s'agit de calculs légers et le choix de l'outil numérique est laissé au lecteur.
La présentation proposée tente de répondre à une double exigence : exprimer et résoudre un ensemble de problèmes réels fondamentaux de l'acoustique dans un souci de compréhension en profondeur des phénomènes physiques étudiés. En conséquence certains exercices prennent des allures de problèmes relativement complets donc longs ; dans la pratique, des extraits peuvent bien entendu être considérés indépendamment du reste de l?exercice. Les auteurs souhaitent par là suggérer quelques pistes pédagogiques à leurs collègues enseignants.
Les problèmes réels sont bien évidemment le plus souvent beaucoup plus complexes que ceux, relativement académiques (par nécessité), traités dans cet ouvrage : ils nécessitent alors en pratique des développements plus sophistiqués, souvent numériques. Au demeurant, les développements analytiques proposés ici restent proches de la réalité physique ; ils permettent
Chapitre 1. Généralités
1. Rappels introductifs - Premières notions sur le signal sonore
R1 Le son : niveaux, fréquences
Exercice 1.1 : Niveaux sonores en multi-exposition
Exercice 1.2 : Bandes d’octave
Exercice 1.3 : Bandes de tiers d’octave
2. Hypothèses et équations fondamentales
R2 Les équations de l’acoustique en milieu fluide
Exercice 2.1 : Equation de propagation dans une direction n
Exercice 2.2 : Sens de propagation d’une onde
Exercice 2.3 : Représentations spatiale et temporelle d’un signal
Exercice 2.4 : Réflexion d’un signal sur une interface
Exercice 2.5 : Ondes stationnaires
Exercice 2.6 : Pression réelle à partir de la pression complexe
3. Le signal temporel - Grandeurs énergétiques
R3 Moyennes temporelles et grandeurs énergétiques
Exercice 3.1 : Harmoniques d’un signal -Décomposition en série de Fourier d’un créneau
Exercice 3.2 : Grandeurs acoustiques moyennes pour une onde plane ou pour une onde à symétrie sphérique
Exercice 3.3 : Les grandeurs énergétiques et leurs moyennes pour les champs monochromatiques
Chapitre 2. Problèmes unidimensionnels
Généralités sur l’acoustique unidimensionnelle
R1 Définition et équations de propagation
R2 Représentations des champs unidimensionnels
R3 Impédance et admittance relatives (ou spécifiques)
1. Guides d’ondes rectilignes de longueur finie
Exercice 1.1 : Tubes acoustiques élémentaires
Exercice 1.2 : Tube fermé par des parois d’admittances non nulles 2. Mesures en espaces clos
Exercice 2.1 : Détermination de l’impédance d’un matériau (tube de Kundt)
Exercice 2.2 : Identification de sources
3. Problèmes d’interfaces
Exercice 3 : Adaptation d’impédances
Chapitre 3. Problèmes bidimensionnels en coordonnées cartésiennes
1 Interfaces et parois
R1 Interaction d’une onde plane monochromatique avec une interface
Exercice 1.1 : Phénomènes énergétiques lors de la rencontre d’une onde plane avec une interface
Exercice 1.2 : Réflexion d’une onde plane sur une paroi impédante – Impédances équivalentes
2. Guides d’ondes bidimensionnels
R2 Les ondes guidées entre deux parois rigides
Exercice 2.1 : Contenu énergétique d’une onde guidée
Exercice 2.2 : Réflexion/transmission d’une onde guidée sur une section interfaciale
Exercice 2.3 : Guide bidimensionnel à parois réactives
Exercice 2.4 : Ondes modales dans un conduit stratifié à deux fluides
3. Les cavités rectangulaires
R3 Retour sur les problèmes aux valeurs propres
Exercice 3 : Fréquences propres d’une cavité rectangulaire à parois rigides
Chapitre 4. Ondes guidées dans les conduits en géométrie tridimensionnelle
Introduction au concept de guides, des exemples
1. Les guides cylindriques de section quelconque
R1 Ondes guidées en fluide léger dans un conduit à parois rigides
Exercicec1.1 : Guide à paroi réactive
Exercice 1.2 : Guide à deux fluides
2. Cas du guide de section rectangulaire
Exercice 2.1 : Ondes monochromatiques dans un guide de section rectangulaire de longueur infinie
Exercice 2.2 : Source monochromatique couplée à un guide d’ondes de section rectangulaire de longueur finie
Chapitre 5. Les ondes en coordonnées cylindriques
Rappels introductifs – Formes du champ physique
R1 Les solutions harmoniques
R2 Quelques exemples de solutions
R3 Modes propres dans les conduits cylindriques à paroi rigide
1. Conduits circulaires creux ou annulaires
Exercice 1.1 : Modes guidés en conduit infini
Exercice 1.2 : Modes stationnaires en conduit fini
Exercice 1.3 : Conduit à paroi impédante
Exercice 1.4 : Conduit annulaire
Exercice 2.1 : Tube avec paroi méridienne rigide
Exercice 2.2 : Conduit partiellement obstrué
Chapitre 6. Les ondes en coordonnées sphériques
1. Rappels introductifs
R1 Forme des champs acoustiques en géométrie sphérique
2. Solutions à symétrie sphérique
R2 Forme générale des solutions
Exercice 2.1 : Impédance de rayonnement et puissance moyenne
Exercice 2.3 : Flux de puissance d’une source monopolaire
Exercice 2.4 : Intensité d’une source ponctuelle en présence d’une paroi
Exercice 2.5 : Limite de perception
Exercice 2.6 : Ondes stationnaires internes
3. Les sources multipolaires
R3 Dipôle et multipôles - Applications
Exercice 3.1 : Sources polaires équivalentes
Exercice 3.2 : Sources monopolaires déphasées
Exercice 3.3 : Puissance d’émission d’un dipôle
Exercice 3.4 : Sphère rigide oscillante
Bibliographie
1. Rappels introductifs - Premières notions sur le signal sonore
R1 Le son : niveaux, fréquences
Exercice 1.1 : Niveaux sonores en multi-exposition
Exercice 1.2 : Bandes d’octave
Exercice 1.3 : Bandes de tiers d’octave
2. Hypothèses et équations fondamentales
R2 Les équations de l’acoustique en milieu fluide
Exercice 2.1 : Equation de propagation dans une direction n
Exercice 2.2 : Sens de propagation d’une onde
Exercice 2.3 : Représentations spatiale et temporelle d’un signal
Exercice 2.4 : Réflexion d’un signal sur une interface
Exercice 2.5 : Ondes stationnaires
Exercice 2.6 : Pression réelle à partir de la pression complexe
3. Le signal temporel - Grandeurs énergétiques
R3 Moyennes temporelles et grandeurs énergétiques
Exercice 3.1 : Harmoniques d’un signal -Décomposition en série de Fourier d’un créneau
Exercice 3.2 : Grandeurs acoustiques moyennes pour une onde plane ou pour une onde à symétrie sphérique
Exercice 3.3 : Les grandeurs énergétiques et leurs moyennes pour les champs monochromatiques
Chapitre 2. Problèmes unidimensionnels
Généralités sur l’acoustique unidimensionnelle
R1 Définition et équations de propagation
R2 Représentations des champs unidimensionnels
R3 Impédance et admittance relatives (ou spécifiques)
1. Guides d’ondes rectilignes de longueur finie
Exercice 1.1 : Tubes acoustiques élémentaires
Exercice 1.2 : Tube fermé par des parois d’admittances non nulles 2. Mesures en espaces clos
Exercice 2.1 : Détermination de l’impédance d’un matériau (tube de Kundt)
Exercice 2.2 : Identification de sources
3. Problèmes d’interfaces
Exercice 3 : Adaptation d’impédances
Chapitre 3. Problèmes bidimensionnels en coordonnées cartésiennes
1 Interfaces et parois
R1 Interaction d’une onde plane monochromatique avec une interface
Exercice 1.1 : Phénomènes énergétiques lors de la rencontre d’une onde plane avec une interface
Exercice 1.2 : Réflexion d’une onde plane sur une paroi impédante – Impédances équivalentes
2. Guides d’ondes bidimensionnels
R2 Les ondes guidées entre deux parois rigides
Exercice 2.1 : Contenu énergétique d’une onde guidée
Exercice 2.2 : Réflexion/transmission d’une onde guidée sur une section interfaciale
Exercice 2.3 : Guide bidimensionnel à parois réactives
Exercice 2.4 : Ondes modales dans un conduit stratifié à deux fluides
3. Les cavités rectangulaires
R3 Retour sur les problèmes aux valeurs propres
Exercice 3 : Fréquences propres d’une cavité rectangulaire à parois rigides
Chapitre 4. Ondes guidées dans les conduits en géométrie tridimensionnelle
Introduction au concept de guides, des exemples
1. Les guides cylindriques de section quelconque
R1 Ondes guidées en fluide léger dans un conduit à parois rigides
Exercicec1.1 : Guide à paroi réactive
Exercice 1.2 : Guide à deux fluides
2. Cas du guide de section rectangulaire
Exercice 2.1 : Ondes monochromatiques dans un guide de section rectangulaire de longueur infinie
Exercice 2.2 : Source monochromatique couplée à un guide d’ondes de section rectangulaire de longueur finie
Chapitre 5. Les ondes en coordonnées cylindriques
Rappels introductifs – Formes du champ physique
R1 Les solutions harmoniques
R2 Quelques exemples de solutions
R3 Modes propres dans les conduits cylindriques à paroi rigide
1. Conduits circulaires creux ou annulaires
Exercice 1.1 : Modes guidés en conduit infini
Exercice 1.2 : Modes stationnaires en conduit fini
Exercice 1.3 : Conduit à paroi impédante
Exercice 1.4 : Conduit annulaire
Exercice 2.1 : Tube avec paroi méridienne rigide
Exercice 2.2 : Conduit partiellement obstrué
Chapitre 6. Les ondes en coordonnées sphériques
1. Rappels introductifs
R1 Forme des champs acoustiques en géométrie sphérique
2. Solutions à symétrie sphérique
R2 Forme générale des solutions
Exercice 2.1 : Impédance de rayonnement et puissance moyenne
Exercice 2.3 : Flux de puissance d’une source monopolaire
Exercice 2.4 : Intensité d’une source ponctuelle en présence d’une paroi
Exercice 2.5 : Limite de perception
Exercice 2.6 : Ondes stationnaires internes
3. Les sources multipolaires
R3 Dipôle et multipôles - Applications
Exercice 3.1 : Sources polaires équivalentes
Exercice 3.2 : Sources monopolaires déphasées
Exercice 3.3 : Puissance d’émission d’un dipôle
Exercice 3.4 : Sphère rigide oscillante
Bibliographie
Date de parution : 04-2016
Ouvrage de 300 p.
17x24 cm
Disponible chez l'éditeur (délai d'approvisionnement : 8 jours).
Prix indisponible
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© 2024 LAVOISIER S.A.S.