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Acoustique
&
Techniques n° 50
Des obstructions de contrôle pour lutter contre le bruit des ventilateurs axiaux
des algorithmes de contrôle découplés qui ajustent les
positions de plusieurs obstructions de contrôle (ou séries
d’obstructions) indépendamment les unes des autres pour
contrôler chacune des fréquences générées par le ventilateur.
La problématique de la sélectivité harmonique du contrôle se
retrouve aussi lorsque des jets d’air sont utilisés pour générer
les sources acoustiques secondaires [Lemke, 7].
Conception des obstructions
Pour la conception d’obstructions harmoniquement sélectives,
nous avons développé un modèle analytique d’interaction
rotor/obstruction basé sur les fonctions de Sears [13-14]
qui fournit les forces fluctuantes sur les pales (les sources
de bruit) en fonction des caractéristiques géométriques de
l’obstruction et du rotor, en supposant un sillage gaussien
derrière les obstructions (en amont du rotor). Nous avons ainsi
sélectionné quelques géométries d’obstructions qui présentent
de bonnes propriétés de sélectivité harmonique (Fig. 2) : pour
les pales trapézoïdales, une obstruction formée d’une série
circonférentielle d’»ailerons de requin» et pour les pales très
déversées, une série d’obstructions trapézoïdales de largeur
approximativement égale à une corde de pale. L’obstruction
sinusoïdale est une géométrie intermédiaire présentant de
bonnes propriétés de pureté harmonique quel que soit le type
de pale. Selon les conditions d’utilisation du ventilateur, les
obstructions sinusoïdales et autres obstructions peuvent être
fabriquées en carton, en plexiglas, métal ou autres…
Mise en œuvre du contrôle
Positionnement des obstructions
Le banc d’essai utilisé pour le positionnement des obstructions
est présenté sur la Fig. 3.
L’ajustement de la distance axiale rotor/obstruction permet
de trouver une pression acoustique secondaire (p
s
) de
même amplitude que la pression acoustique primaire (p
p
)
et l’ajustement de la position angulaire des obstructions
permet de déphaser la pression acoustique secondaire par
rapport à la pression acoustique primaire. Pour minimiser la
pression acoustique totale (p
t
= p
p
+ p
s
), diverses stratégies
de positionnement des obstructions ont été testées :
Fig. 2 : Obstructions de contrôle de la FPP pour un ventilateur à
6 pales. À gauche : obstructions trapézoïdales, au milieu :
obstruction sinusoïdale, à droite : «ailerons de requin»
Fig. 4 : En haut : Surface
d’erreur mesurée en
champ libre au microphone
d’erreur situé dans l’axe du
ventilateur, en amont. La
surface d’erreur représente
le niveau de pression
acoustique à la fréquence
de passage des pales en
fonction de la position
axiale (z) et de la position
angulaire (
θ
) d’une série
d’obstructions trapézoïdale.
En bas : Représentation
des vecteurs de pression
acoustique primaire pp ;
secondaire ps et totale p
t
=p
p
+ p
s
dans le plan de Nyquist
pour quelques positions de
obstruction de contrôle.
Fig. 3 : Système de positionnement des marguerites