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Spécial “ CFM 2007 ”
Acoustique
&
Techniques n° 50
Problématique et définitions
Le bruit perçu à l’intérieur d’une automobile provient de
trois sources : le bruit du groupe moto-propulseur, le bruit
de roulement (contact pneu / chaussée) et le bruit d’origine
aérodynamique. Le niveau des deux premières sources a
été considérablement réduit ces dernières années. Le bruit
d’origine aérodynamique est maintenant prépondérant dès
100 km/h et constitue une préoccupation majeure pour les
constructeurs automobiles. L’écoulement d’air qui se développe
autour du véhicule engendre des fluctuations de pressions
de nature aérodynamique et acoustique. Ces fluctuations de
pression instationnaires excitent les parois, les vitrages et les
joints présents sur le véhicule, lesquels rayonnent à leur tour à
l’intérieur de l’habitacle. Le travail de l’aéroacousticien consiste
à minimiser l’effet de ces fluctuations de pression, que ce soit
au niveau d’accessoires (essuies vitres, rétroviseurs, barres
de toit, toit ouvrant) ou de la géométrie du véhicule (montant
de baie, forme avant, césure).
Bien que peu étudiées jusqu’à maintenant, les césures
constituent une source de bruit aéroacoustique non
négligeable. Les césures sont des cavités dont l’ouverture
est de faible longueur selon l’axe de l’écoulement et de grande
extension dans la direction transversale, figure 1. Le cas de la
césure de hayon, située à l’arrière du véhicule, à la jonction du
pavillon (toit du véhicule) et de la caisse avec le hayon (porte
de coffre) a été étudié ici. En-dessous de cette ouverture
se trouve une cavité de géométrie complexe mais dont la
longueur peut être beaucoup plus grande que la longueur
de l’ouverture. Ses parois sont constituées par des pièces
de tôles et par les joints qui séparent le hayon et la caisse
du véhicule. La cavité s’étend donc sur tout le pourtour du
hayon. De manière générale, dans la suite, nous appelons
césure, l’ensemble constitué par l’ouverture et la cavité qui
se trouve en-dessous. Les ordres de grandeurs pour la partie
supérieure de la césure de hayon (au niveau de la jonction
pavillon-hayon) sont :
Etude expérimentale du mécanisme d’excitation
aéroacoustique des césures automobiles
Hervé Illy, Denis Ricot
Renault
Groupe de recherche en acoustique
1, avenue du Golf
78288 Guyancourt
E-mail : herve.illy@renault.com
E-mail : denis.ricot@renault.com
Arnaud Menoret
Signal Développement
12, boulevard Chasseigne
86000 Poitiers
E-mail : info@signal-developpement.com
Résumé
En automobile, une césure désigne une petite cavité située entre deux ouvrants ou
entre un ouvrant et la caisse du véhicule. Elle se caractérise par une ouverture de
faible longueur suivant l’axe de l’écoulement (de l’ordre de 10 mm) mais de grande
extension dans la direction transversale. Bien que peu étudiées dans la littérature, les
césures peuvent constituer une source d’excitation aéroacoustique non négligeable :
le niveau de fluctuation de pression au fond d’une césure est supérieur dans certains
cas à celui créé par la couche limite en paroi. Cette excitation se transmet ensuite
à l’intérieur du véhicule via les parois et les joints de la cavité de césure et par
propagation à l’intérieur de l’habitacle. Afin de proposer des solutions technologiques
le plus tôt possible dans l’avancement d’un nouveau projet, tout en tenant compte
des contraintes imposées par d’autres prestations, une compréhension fine est
nécessaire à la maîtrise de ce phénomène. Ici, l’étude est limitée à l’analyse des
mécanismes physiques à l’origine de l’excitation de la césure uniquement. Il a
été possible de montrer que malgré la complexité des géométries étudiées, le
phénomène pouvait s’expliquer par un mécanisme relativement simple décrit à l’aide
du formalisme des fonctions de transfert.
Abstract
The subject of this experimental study is the noise generated by a turbulent
boundary layer flow over a small gap at the junction between the top and the rear
window of a car. Small gap are such that length is smaller than width. Despite the
lack of studies on this subject, small gap is an important aeroacoustic source which
level often exceeds that of the pressure fluctuations in the boundary layer at the
surface of the vehicle. The pressure fluctuations acting inside the cavity under the
small gap are transmitted inside the car through the structural vibrations of the cavity
panels and seals. This paper deals with the basic physical mechanisms responsible
of generation of pressure fluctuations by a small gap subject to acoustic and
aeroacoustic excitations. Based on this results, we prove that pressure fluctuations
inside the cavity is due to the passive response of the cavity to the broadband
aerodynamic and acoustic pressure fluctuations present within the turbulent flow
over the small gap.