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Spécial “ CFM 2007 ”
Acoustique
&
Techniques n° 50
Etude expérimentale du mécanisme d’excitation aéroacoustique des césures automobiles
Par contre, équipé d’une bonnette anti-vent, il permet a priori
de ne mesurer que la part acoustique des fluctuations de
pression. Comme il existe un écoulement dans la cavité,
le microphone a été placé selon deux orientations afin
de s’affranchir au maximum de cet effet. L’une de ces
positions est donc faiblement affectée par la présence de
l’écoulement. Les mesures ont également été réalisées avec
des microphones sans protection. L’ensemble des mesures
est comparé avec une mesure de pression avec un capteur
pariétal. Ce dernier système de mesure est la référence
(celle utilisée dans le reste de l’étude). Les autospectres
se superposent à partir de 600 Hz. Cela signifie que les
fluctuations de pression à l’intérieur de la cavité sont
dominées par l’excitation acoustique. On peut en conclure
que le mécanisme 4 n’est pas responsable des fluctuations
de pression mesurées dans la cavité de césure, et ce, malgré
la présence d’un écoulement dans la cavité de césure.
Modèle analytique
L’ensemble des résultats obtenus précédemment laisse
présager que le mécanisme 3 est le plus à même d’expliquer
la dynamique observée. Afin de valider de manière qualitative
cette hypothèse, les différents éléments du modèle sont
étudiés en détails.
Ce modèle est fortement inspiré de celui-ci proposé par
Golliard. Cependant, ici un certain nombre d’hypothèses
simplificatrices ont été réalisées. Ce modèle se décompose en
trois éléments indépendants, figure 13 : excitation produite par
l’écoulement au-dessus de la césure, filtrage spatial, filtrage
fréquentiel.
Les fluctuations de pression au niveau de l’ouverture de la
césure (point e sur la figure 13) sont modélisées par une
densité interspectrale de puissance de pression
,
modèle classique pour représenter le champ de pression
produit par un écoulement au-dessus d’une
paroi. Comme l’écoulement est homogène,
il est possible de séparer les variables, de
telle sorte que :
est la densité spectrale de
puissance (DSP) de pression et
)(
kF
r
est une
fonction qui caractérise la structure spatiale
de l’excitation aéroacoustique ( ) est un
nombre d’onde). Afin de déterminer comment
ces fluctuations de pression viennent exciter
le haut de la cavité de césure (point p sur
la figure 13), une densité spectrale de
puissance d’excitation modale (acceptance
de couplage) est introduite. Elle s’exprime
directement à partir de la déformée modale
du volume d’air dans l’ouverture de la
césure. Pour simplifier, la déformée modale
est réduite à un mode de plaque plane
indéformable (mouvement de piston).
L’ouverture de la césure joue donc le rôle d’un
filtre passe bas dans l’espace des nombres
Fig. 12 : Densité spectrale de puissance de pression (P
ref
= 4.10
-10
Pa² / Hz) dans la cavité de césure. Mesure microphone ¼
pouce avec et sans bonnette anti-vent. V = 160 km/h
Fig. 13 : Modèle théorique