Phénomènes fondamentaux de l'acoustique linéaire

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Langue : Français
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Thème de Phénomènes fondamentaux de l'acoustique linéaire

Date de parution :
Ouvrage 432 p. · 16.4x24 cm · Broché · 
ISBN : 9782746246973 EAN : 9782746246973
Hermes Science

Résumé de Phénomènes fondamentaux de l'acoustique linéaire

Utilisées dans de multiples domaines très différents les uns des autres, l’étude et la connaissance des sons, des ondes et des vibrations sonores font appel à de nombreuses notions telles que, entre autres, la mécanique des fluides, la mécanique vibratoire, la thermodynamique et l’analyse de Fourier. Cet ouvrage fondamental propose une introduction complète à l’acoustique divisée en deux parties.

La première partie présente les équations et les concepts fondamentaux de l’acoustique linéaire. Les équations de l’acoustique (équation d’onde) sont d’abord développées à partir des équations générales de la mécanique des milieux continus. L’analyse de Fourier est ensuite introduite ; elle permet de traduire l’équation d’onde dans le domaine des fréquences (équation de Helmholtz) et d’introduire les concepts d’intensité, de puissance, d’impédance et de niveau sonore.

La deuxième partie s’attache à décrire systématiquement les phénomènes fondamentaux de l’acoustique linéaire : réflexion et absorption, résonances, propagation guidée, rayonnement, diffraction, réfraction, propagation en milieu dissipatif, propagation convectée, propagation atmosphérique, interaction fluide-structure, transmission et isolation.

Pour chaque phénomène sont présentés d’abord les concepts physiques de base, puis des modèles élémentaires permettant de les quantifier. Les chapitres sont abondamment illustrés et un index facilite l’accès au contenu très riche de l’ouvrage.

Sommaire de Phénomènes fondamentaux de l'acoustique linéaire

Table des matières

1 Introduction

2 Définition et cadre de l’acoustiqu
e
2.1 Définitions
2.2 Branches de l’acoustique
2.3 étendue spectrale des sons
2.4 Actualité de l’acoustique

I - équations et concepts fondamentaux de l’acoustique linéaire

3 équations de la mécanique des milieux continus
3.1 équation de continuité
3.2 Rappels sur la notation indicielle
3.3 équation de la quantité de mouvement
3.4 équation d’état
3.5 équation de conservation de l’énergie

4 Équation d’onde
4.1 équation d’onde
4.2 Linéarité et non-linéarité en acoustique
4.3 Solution générale à une dimension
4.4 Mécanique de la propagation
4.5 Propagations dispersive et non dispersive
4.5.1 équation d’onde générale
4.5.2 Propagation non dispersive
4.5.3 Propagation dispersive
4.5.4 Paquet d’onde et vitesse de groupe
4.6 Vitesse du son
4.6.1 Gaz parfaits
4.6.2 Liquides
4.6.3 Solides
4.7 Synthèse du chapitre

5 Analyse de Fourier
5.1 Combinaison de signaux simples
5.1.1 Signaux de même fréquence
5.1.2 Signaux de fréquences différentes
5.2 Séries de Fourier
5.2.1 Calcul des coefficients
5.2.2 Onde carrée et phénomène de Gibbs
5.2.3 Spectres
5.2.4 Note sur les amplitudes complexes
5.3 Transformée de Fourier
5.3.1 Caractère hermitien du spectre
5.3.2 Spectre à droite
5.3.3 Glissement temporel
5.3.4 Distortion de l’échelle temporelle
5.3.5 Dérivées
5.4 Produit de convolution
5.4.1 Fenêtrage d’un signal
5.4.2 Largeurs du signal et du spectre
5.4.3 Filtrage d’un signal
5.5 Synthèse du chapitre

6 équations de l’acoustique en régime harmonique
6.1 équation de Helmholtz
6.2 Relation pression-vitesse
6.3 Impédance acoustique
6.4 Intensité sonore
6.4.1 Signal monochromatique
6.4.2 Signal périodique général
6.4.3 Signal quelconque
6.5 Ondes planes
6.5.1 Solution générale à une dimension
6.5.2 Impédance caractéristique
6.5.3 Intensité
6.5.4 Atténuation
6.5.5 Onde plane d’incidence quelconque
6.6 Ondes sphériques
6.6.1 Monop ôles
6.6.2 Débit volumique d’une source

7 Niveaux sonores
7.1 échelle des décibels
7.1.1 Définition
7.1.2 Lois de Weber et de Fechner
7.2 Addition de niveaux
7.2.1 Principe général
7.2.2 Phénomène de masquage
7.3 Octaves et tiers d’octave
7.3.1 Niveau par bande
7.3.2 Bruits blanc, rose et brun
7.4 Niveaux corrigés et agrégés
7.4.1 Courbes de Fletcher et Munson
7.4.2 Filtres
7.4.3 Niveaux équivalents et niveaux statistiques
7.4.4 Lden
7.4.5 EPNdB
7.4.6 Noise Rating (NR)

II Mécanismes fondamentaux de l’acoustique
8. Réflexion et absorption
8.1 Réflexion sous incidence normale
8.1.1 Surface à vitesse nulle
8.1.2 Surface à pression nulle
8.1.3 Surface absorbante
8.2 Réflexion sous incidence oblique
8.2.1 Surface rigide - Loi de Descartes
8.2.2 Surface absorbante
8.3 Réflexion d’une source monopolaire
8.3.1 Source image
8.3.2 Réflectogramme
8.3.3 Méthode des tirs de rayons
8.4 Notes sur la notion d’impédance
8.4.1 Signe de l’impédance
8.4.2 Dépendance fréquentielle de l’impédance
8.4.3 Paroi vibrante et absorbante
8.4.4 Réaction locale et non locale
8.4.5 Mesure d’impédance au tube de Kundt
8.5 Temps de réverbération
8.5.1 établissement du son
8.5.2 Extinction du son
8.5.3 Loi de Sabine
8.5.4 Chambres anéchoïques et réverbérantes
8.5.5 Formule d’Eyring et de Millington
8.5.6 Mesure du coefficient d’absorption

9 Résonances
9.1 Résonances d’un tube fermé
9.1.1 Source de vitesse
9.1.2 Source de pression
9.1.3 Comparaison des deux cas
9.2 Analyse modale
9.2.1 Modes et fréquences propres
9.2.2 Superposition modale
9.3 Cavité parallélipipédique
9.4 Résonances d’une cavité quelconque

10 Propagation guidée
10.1 Fréquence de coupure
10.2 Matrices de transfert
10.2.1 Conduit de section constante
10.2.2 Assemblage de trois tubes
10.2.3 Connexion en T
10.2.4 Résonateur quart d’onde
10.2.5 Résonateur de Helmholtz
10.2.6 Autres formes des matrices de transfert
10.2.7 Mesure d’une matrice de transfert
10.3 Transmission Loss (TL)
10.3.1 TL d’une chambre d’expansion
10.3.2 TL d’un tube muni d’un résonateur
10.4 Insertion Loss (IL)
10.4.1Impédance de source
10.4.2 Adaptation d’impédance
10.4.3 Source généralisée débitant dans un silencieux
10.4.4 Insertion Loss (IL)
10.4.5 Comparaison de l’IL et du TL
10.5 Fréquences de coupure de conduits circulaires
10.5.1 équation de Bessel
10.5.2 Fonctions de Bessel
10.5.3 Fréquence de coupure
10.6 Rôle des modes évanescents
10.7 Silencieux réactifs et dissipatifs

11 Rayonnement
11.1 Dipôles et quadrupôles
11.1.1 Dipôles
11.1.2 Quadrupôle aligné
11.1.3 Quadrupôle croisé
11.2 Analyse multipolaire
11.3 équation intégrale de Helmholtz
11.3.1 Domaine borné
11.3.2 Domaine non borné
11.3.3 Forme indirecte de l’équation intégrale
11.3.4 Rayonnement d’une plaque plane
11.4 Puissance rayonnée
11.5 Impédance de rayonnement

12 Diffraction
13 Réfraction

14 Propagation avec dissipation

14.1 Propagation en milieu dissipatif
14.2 Fluide équivalent à un poreux
14.2.1Modèle de Delany et Bazley
14.2.2Modèle deMiki
14.3 Théorie de Biot
14.3.1Porosité (Ω)
14.3.2Résistivité (R)
14.3.3Tortuosité (α∞)
14.3.4 équations d’équilibre
14.3.5 Relations constitutives
14.3.6 Modèle u-p pour les poro-élastiques
14.3.7 Ondes en milieu poro-élastique
14.3.8 Micro-modèles
14.4 Mise en œuvre des matériaux poro-élastiques
14.4.1 Effet limité des poreux ouverts
14.4.2 Sandwichs poro-élastiques

15 Propagation convectée
15.1 Propagation du son en écoulement constant
15.1.1 équation d’onde convectée
15.1.2 Résonance acoustique d’un pneu
15.1.3Transformation de Prandtl-Glauert
15.1.4 Source monopolaire en écoulement constant
15.1.5 Effet Doppler
15.2 Propagation du son en écoulement potentiel
15.2.1 Introduction du potentiel de vitesse
15.2.2 équation de continuité
15.2.3 équation d’Euler
15.2.4 équation potentielle non linéaire
15.2.5 Décomposition acoustique
15.3 Propagation du son en écoulement quelconque
15.3.1 équation de continuité
15.3.2 équation de la quantité de mouvement
15.3.3 Entropie et gaz parfait
15.3.4 équation de l’énergie
15.3.5 équations d’Euler linéarisées
15.4 Application à un moteur d’avion

16 Propagation atmosphérique
16.1 Introduction
16.2 Mécanismes mis en jeu
16.2.1Atténuation géométrique
16.2.2 Absorption atmosphérique
16.2.3 Réfraction atmosphérique
16.2.4 Turbulence
16.3 Formulation axisymétrique de l’équation de Helmholtz .
16.4 Dérivation de l’équation parabolique
16.4.1 Approximation du champ lointain
16.4.2 Ondes sortantes
16.4.3 Approximation angle étroit
16.5 Différences finies
16.5.1 Forme discrète
16.5.2 Conditions frontières discrètes
16.5.3 Système d’équations algébriques
16.6 évaluation de Ψ en r=0
16.7 Performances numériques
16.7.1 Formulation du problème
16.7.2 Examen des résultats numériques
16.8 Conclusion

17 Interaction fluide-structure
17.1 Masse-ressort et colonne de fluide
17.1.1 Cas général
17.1.2 Colonne de longueur infinie
17.1.3 Colonne de longueur finie
17.2 Interaction fluide-structure
17.2.1 Origine du couplage
17.2.2 Couplage faible et couplage fort
17.2.3 Approches modales
17.2.4Impédance de rayonnement
17.2.5 Analyse d’un système à couplages multiples
17.3 Cadre général d’analyse vibro-acoustiques

18 Transmission et isolation
18.1 Paroi rigide sur supports élastiques
18.2 Paroi flexible infinie
18.2.1 Calcul de l’atténuation
18.2.2 Phénomène de coïncidence
18.2.3 Atténuation sous champ diffus
18.3 Parois doubles
18.3.1 Résonance masse-air-masse
18.3.2 TL d’une paroi double
18.4 TL de plaques finies
18.5 Mesure du TL en chambres associées
18.5.1 Principe de la mesure
18.5.2TL en tiers d’octave de panneaux réels

III Annexes

19 Rappel de quelques formules trigonométriques
20 Rappel sur les nombres complexes
20.1 Définition
20.2 Opérations
20.3 Complexe conjugué
20.4 Représentation graphique
20.5 Produits scalaire et vectoriel

Table des figures
Index
Liste des principaux symboles


Lectorat de Phénomènes fondamentaux de l'acoustique linéaire

Ingénieurs et étudiants en sciences appliquées désireux d’acquérir une compréhension complète des phénomènes fondamentaux de l’acoustique linéaire et des modèles élémentaires représentant ces phénomènes.

Biographie de Phénomènes fondamentaux de l'acoustique linéaire

• Jean-Louis Migeot est cofondateur de Free Field Technologies SA, Professeur à l’Université Libre de Bruxelles et membre de l’Académie Royale de Belgique.

• Jean-Pierre Coyette est cofondateur de Free Field Technologies SA, Professeur à l’Université catholique de Louvain et vice-président de l’Autorité de contrôle des nuisances sonores aéroportuaires en Wallonie (ACNAW).

• Grégory Lielens est directeur scientifique de Free Field Technologies SA et Docteur en sciences appliquées de l’Université catholique de Louvain, Belgique.