Guides & Structures

L’activité de l’OR GUIDES & RESEAUX relève globalement de deux champs thématiques : les effets d’écoulement et de parois en guides d’ondes d’une part, et les ondes guidées, réseaux et métamatériaux d’autre part. La notion de guide d’onde, commune à ces deux grands axes, fonde l’unité thématique de l’OR.

Guides avec écoulement : effets de parois (liners-impédance, corrugations, plaques perforées, bancs de mesure, réflexion non-réciproque, black hole lasers)

• Numérique aéroacoustique (Elements finis d’ordres élevés, hybride, temporel)

• Acoustique « Non-Hermitienne » (PT symétrie, diode, reflectionless modes)

• Topologie et symétrie (réseaux topologiques 1D et 2D, symétrie locale)

L’Opération de Recherche Physique des Instruments de Musique (OR PIM) regroupe des activités visant à comprendre les phénomènes physiques mis en jeu dans le fonctionnement d’instruments de musique, en s'appuyant sur des études théoriques (modèles analytiques, simulation numérique) et expérimentales (développement de méthodologies de caractérisation et de mesures en situation de jeu).

Les travaux menés permettent de répondre à des problématiques relatives aux instruments à vent (prédiction des régimes de jeu, caractérisation des anches, propagation non-linéaire dans les cuivres, modélisation du rayonnement des pavillons, contrôle actif d’instruments à vent…) et à cordes (vibroacoustique des instruments à cordes, inharmonicité des cordes de piano, modélisation et caractérisation de microphones de guitare...).

Outre l'apport de nouvelles connaissances sur le fonctionnement des instruments, l’OR PIM contribue au transfert des méthodologies développées vers le secteur de la facture instrumentale, ainsi qu'à la diffusion des connaissances auprès du grand public, des musiciens et facteurs.

L’Opération de Recherche PAME regroupe un ensemble d’activités liées à l'étude des interactions son-écoulement. Les activités portent sur la propagation en écoulements complexes, les traitements acoustiques, les problématiques de sifflement et de transferts d'énergie de l'écoulement vers l'acoustique, par exemple. Les compétences de l'OR relève aussi bien de la caractérisation expérimentale, de la modélisation numérique et analytique que du développement de nouveaux concepts sub-longueur d'onde.

Compétences analytiques et numériques

• Méthodes multimodales en écoulement uniforme et cisaillé, incluant des méthodes pseudo-spectrales et des méthodes de "mode-matching."

• Méthodes de matrices de transfert pour prévoir l'impédance de traitements acoustiques complexes et/ou asymétriques.

• Méthodes adjointes pour le calcul de propagation acoustique en écoulement non-uniforme.

Méthodes expérimentales et moyens de mesures

• Caractérisation de traitements absorbants en petit conduit (section des bancs : 4 cm x 5 cm et 5,2 cm x 8 cm) par méthodes microphoniques (mesure de matrices de diffusion, méthodes directe et inverse pour la mesure d'impédance) et méthodes optiques (Particle Image Velocimetry, Laser Doppler Velocimetry, holographie numérique).

• MAINE Flow (Multimodal Acoustic ImpedaNce Eduction with Flow) qui est un banc à écoulement de section 15 x 28 cm avec des vitesses allant jusqu'à 750 km/h, doté de méthodes de détection et de contrôle modal. Ce banc permet notamment de réaliser des mesures de matrice de diffusion et d'impédance.

Banc MAINE Flow

Collaborations récurrentes

Académiques

CRASH-UdeS (Canada), Hong-Kong Polytechnic University, Trinity College Dublin (Irlande), EPFL (Suisse), COMOTI (Roumanie), ONERA (France), INRIA (France), ...

Industrielles 

Safran Group, Airbus, CTTM, Vibratec, Hexagon, SIEMENS, ...

Description 

L’Opération de Recherche « Vibro-acoustique » regroupe un ensemble d’activités dont l’objectif est de contribuer au développement et à l’application de méthodes de modélisation et de caractérisation expérimentale de systèmes dans lesquels sont impliqués des mécanismes de couplages entre vibrations mécaniques et champs acoustiques.

Les compétences développées dans l’OR couvrent des méthodes analytiques (modale ou ondulatoire), numériques (éléments finis et de frontière) et expérimentales en vibro-acoustique (méthodes inverses, imagerie acoustique). Les thématiques concernées se déclinent en trois axes : méthodes expérimentales, dispositifs de réduction vibratoire et/ou acoustique sous contrainte d’allègement, analyse de couplages ondulatoires.

Méthodes expérimentales

• Développement de méthodes d’imagerie
  • Imagerie acoustique/vibratoire par holographie ouformation de voie,Mesure de vibrations plein champ (holographie optiqueultrarapide, caméra thermique).

• Développement de méthodes de post-traitement
  • Problème inverse vibratoire par Résolution Inverse Filtrée Fenêtrée ou Corrigée (RIFF, RIC),
  • Identification de pressions pariétales dues à des écoulements turbulents,
  • Identification de paramètres structuraux, détection de défauts.

Dispositifs de réduction vibratoire et/ou acoustique sous contrainte d'allégement

• Exploitation de phénomènes physiques originaux
  • Atténuation des vibrations par effets de périodisation
  • Réduction des vibrations par effet Trou Noir Acoustique (TNA)
  • Dissipation d'énergie vibratoire par phénomènes non linéaires (frottements, micro-impacts ...)
  • Contrôle semi-passif à l'aide de patchs piézo-électriques

• Intégration mêlant différents phénomènes physiques (TNA, amortissement, périodisation)
  • Trous noirs augmentés (avec systèmes actifs piezoélectriques et thermiques)
  • Elaboration de règles de conception sous contrainte d'allègement
  • Développement de méta-plaques
  • Insertion de matériaux granulaires légers, TNA, matériaux poreux, etc. 

Analyse de couplages ondulatoires

• Couplage fluide-structure
  • Vibro-acoustique des conduits industriels
  • Vibro-acoustique de structures industrielles complexes
  • Vibro-acoustique des bâtiments en bois

• Couplage ondes vibratoires 3DCouplage entre mouvements dans le plan et hors plan
  • Maîtrise des effets aux interfaces

• Couplage opto-mécanique
  • Diminution des instabilités paramétriques dans le cadre des détecteurs d'ondes gravitationnelles du projet LIGO