Version HTML de base
Approfondissons…
35
Acoustique
&
Techniques n° 50
Des obstructions de contrôle pour lutter contre le bruit des ventilateurs axiaux
obstructions de contrôle. Dans le cas du contrôle simultané
de deux fréquences, la position de la série de 6 obstructions
trapézoïdales utilisée pour contrôler la FPP est indépendante
de la position de la série de 12 obstructions trapézoïdales
puisque les deux séries d’obstructions sont harmoniquement
sélectives.
Quelques expériences (non présentées ici) ont permis de
montrer que la position optimale des obstructions n’a pas
besoin d’être ajustée quand la vitesse de rotation du ventilateur
change. Un léger ajustement peut cependant être nécessaire
pour une modification de charge du ventilateur. Si la forme
spatiale moyenne de l’écoulement change fortement, il peut
être indispensable d’adapter la position de l’obstruction. Un
algorithme adaptatif de positionnement optimal a été proposé
dans [15].
Impact des obstructions sur l’efficacité aéraulique
du ventilateur
Les performances aérauliques du ventilateur ont été mesurées
avec et sans obstructions de contrôle, dans une chambre
de mesure répondant aux normes de l’AMCA (Air Movement
and Control Association) dans les laboratoires de Siemens
VDO, Ontario, Canada. L’effet des obstructions de contrôle sur
l’efficacité du ventilateur (Pression statique (Pa) × Débit (m
3
.s
-1
)
/ Puissance électrique d’entrée (W)) est négligeable dans la
plupart des cas (<1%). L’utilisation d’une grande obstruction
(196 cm
2
) située à 3 cm du rotor (707 cm
2
), a fait passer
l’efficacité aéraulique de 25,8% à 24,7%, ce qui a été le pire
cas mesuré [15].
Conclusion
À l’aide d’obstructions introduites dans l’écoulement, il est
possible de contrôler le mode circonférentiel de l’écoulement
ingéré par le ventilateur le plus efficace à rayonner du bruit,
pour la FPP et ses harmoniques. Les obstructions sont
positionnées afin de génèrer une onde acoustique secondaire
en opposition de phase avec l’onde acoustique primaire à
contrôler. L’amplitude et la phase du bruit secondaire sont
respectivement contrôlées par la distance axiale entre
le rotor et les obstructions, et la position angulaire des
obstructions. Un modèle basé sur les fonctions de Sears
a permis la conception d’obstructions capables d’atténuer
une fréquence particulière sans affecter le rayonnement à
d’autres fréquences. Des séries d’obstructions trapézoïdales
optimisées et d’obstructions sinusoïdales permettent un
contrôle harmoniquement beaucoup plus sélectif que les
obstructions cylindriques testées dans la littérature. Les
atténuations mesurées en champ libre ont montré que la
réduction sonore est globale dans tout l’espace.
En combinant deux séries d’obstructions, nous avons
atténué simultanément le niveau de pression acoustique aux
microphones d’erreur, situés dans l’axe du ventilateur, d’une
vingtaine de dB pour la FPP et une dizaine de dB pour son
premier harmonique. Des mesures ont finalement montré que
l’impact des obstructions est mineur sur les performances
aérauliques du ventilateur.
Les applications de la méthode de contrôle passif adapté de
l’écoulement sont nombreuses dans le secteur automobile,
de la climatisation et pour les ventilateurs acoustiquement
compacts en général, en champ libre ou pour le contrôle
des ondes planes en conduit. De plus, cette méthode de
contrôle offre une alternative aux techniques de contrôle
actif acoustique classique, pour des ventilateurs évoluant
dans des conditions inhospitalières (là où l’usage d’un haut-
parleur de contrôle est impossible) et lorsque les niveaux
acoustiques demandés excèdent les limites de puissance des
haut-parleurs.
Les travaux en cours portent sur l’évaluation psychoacoustique
du contrôle, le contrôle adaptatif de la position des obstructions
pour suivre d’éventuelles variations de l’écoulement primaire,
et sur l’optimisation de capteurs qui seraient intégrés dans
une solution adaptative.
Fig. 7 : Spectres fréquentiels du niveau de pression
sonore avec (trait épais) et sans contrôle
(trait fin). À gauche : en aval (en conduit)
à droite : en amont (chambre semi-anéchoïque).
Une série de 6 obstructions trapézoïdales et une série de 12
obstructions trapézoïdales ont été utilisées simultanément
pour le contrôle de la FPP et de 2×FPP respectivement.