v2.3.2 (2860)

Cours scientifique - MF207 : Acoustique en milieu fluide

Domaine > Mécanique des fluides et énergétique, Physique, optique.

Descriptif

L'acoustique, ou science des sons, est un domaine multi-disciplinaire à l’interface entre mécanique, science de la vie et de la terre, science des matériaux, traitement du signal et sciences cognitives. Les secteurs d'applications de ce domaine sont nombreux, notamment dans les transports (terrestre, aérien et maritime),  l'environnement (impact du bruit sur les hommes, sur la faune marine), le bâtiment, l’imagerie (en géosciences et en biologie) ou l’industrie des loisirs (reproduction/diffusion sonore, réalité virtuelle).

L'objectif principal de ce cours d’introduction à l’acoustique est de fournir les éléments théoriques et pratiques nécessaires au calcul de champs acoustiques dans les milieux fluides et au traitement des signaux acoustiques. Partant de la propagation en espace libre, pour des sources ponctuelles puis étendues, on aboutit progressivement à la description des phénomènes acoustiques dans les cavités et les lieux clos, en passant par les guides d'ondes. Les bases de l’instrumentation acoustique et du traitement de signaux acoustiques sont également abordées dans ce cours, en particulier lors de séances pratiques en salle informatique. Une introduction à la perception des sons par l’oreille humaine est présentée, de même que les notions nécessaires au calcul de champs acoustiques rayonnées par les structures vibrantes.

Tout au long du cours, les notions sont illustrées par des exemples sonores, et des illustrations sont empruntées aux différents domaines de l'acoustique : bruit des transports terrestres et aériens, acoustique sous-marine, bruit industriel, caractérisation de matériaux acoustiques, acoustique musicale, acoustique des salles.

Objectifs pédagogiques

•    Connaître les hypothèses de l’acoustique linéaire et les grandeurs physiques associés ;
•    Connaître la physiologie de l’oreille humaine, et savoir expliquer comment l’oreille perçoit la force et la hauteur des sons ainsi que la notion de timbre ;
•    Savoir résoudre l’équation des ondes acoustiques dans un fluide au repos dans une géométrie simple : propagation d’ondes en champ libre, calcul des modes dans un guide d’onde ou dans une salle ;
•    Savoir utiliser la notion d’impédance ramenée dans un guide d’onde, et appliquer la conservation du débit et de la pression ;
•    Connaitre les hypothèses de la théorie statistique, et savoir appliquer cette théorie à des problèmes d’acoustique des salles ;
•    Savoir calculer et représenter des champs acoustiques à l’aide de Python ou de Matlab/Octave ;
•    Savoir calculer une densité spectrale de puissance en bandes fines et en tiers d’octave à partir d’un signal échantillonné à l’aide de Python ou de Matlab/Octave ;

•    Savoir calculer le rayonnement de structures vibrantes ;

•   Savoir analyser expérimentalement une salle en mesurant une fonction de réponse en fréquence, calculer une réponse impulsionnelle, calculer des temps de réverbération et utiliser le produit de convolution pour recréer des espaces virtuels à l’aide de Python ou de Matlab/Octave.

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'Ingénieur de l'Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées

Cours de 1ère année de mécanique des fluides (MF101)

Format des notes

Numérique sur 20

Littérale/grade européen

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'Ingénieur de l'Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées

Vos modalités d'acquisition :

Examen écrit et devoirs maison

Le rattrapage est autorisé (Max entre les deux notes écrêté à une note seuil)
  • le rattrapage est obligatoire si :
    Note initiale < 6
  • le rattrapage peut être demandé par l'étudiant si :
    6 ≤ note initiale < 10
L'UE est acquise si Note finale >= 10
  • Crédits ECTS acquis : 1.25 ECTS
  • Scientifique acquis : 1.25

Le coefficient de l'UE est : 1

La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.

L'UE est évaluée par les étudiants.

Programme détaillé

Programme du cours séance par séance :

  1.  Bases de l’acoustique linéaire et physiologie de l’audition

PC : Propagation à travers un mur rigide, tests auditifs

  1.  Ondes acoustiques guidées

PC : mesure du coefficient de réflexion d'un matériau dans un tube à ondes stationnaires, acoustique d’une flûte

  1.  Solutions de l’équation d’onde en champ libre et calcul de niveaux en bandes d’octave

PC : calcul du niveau d'un bruit routier, rayonnement d'une source ponctuelle d'ondes sphériques (monopôle), acoustique d'une cloche

  1. Rayonnement de sources étendues : intégrale de Kirchhoff-Helmholtz et intégrale de Rayleigh

PC : rayonnement acoustique d’un piston plan

  1. Acoustique des salles

PC : bruit d’un moteur dans un local industriel, effet cocktail party

  1. Introduction à l’instrumentation acoustique et à l'électroacoustique : application à l'acoustique des salles

PC en salle info : mesures acoustiques en classe (cours en labo) et présentation des analyses à faire en DM (calcul de courbes de décroissance et de temps de réverbération pour différentes réponses impulsionnelles de salle)

  1. Examen écrit

Mots clés

acoustique linéaire, perception des sons, guides d’onde, acoustique des salles, sources sonores, instrumentation, traitement du signal, calcul de champ acoustiques sous Matlab/Octave/Python
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