Caractérisation acoustique d'un sillage engendré par un navire de surface : propagation d'une onde acoustique dans un mélange eau/bulles d'air
Institution:
Le HavreDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
This work is devoted to the acoustical characterization of ship wake. In a laboratory, wake reduces to bubbly water medium. The influence of bubbles on the propagation of a transmitted acoustical wave is studied. Sound attenuation and phase speed measurements permit to determine the bubble radius and the bubble density. Thanks to the theoretical studies of acoustical scattering by a single air bubble in water, a relationship between bubble radius and their resonance at low frequency is established. Next, from the Foldy relationship giving an effective wavenumber characterizing the acoustical propagation in bubbly water, attenuation change and phase speed change are observed around bubble resonance frequency. The values of these changes increase with the bubble density increasing. Additionally, an optical measurement method investigated simultaneously provides results in good agreement with the ones due to the method of acoustical measurements. This work achieves by the presentation of results obtained during prospective experiments. In fact, this section shows the results of non-linear acoustical propagation and gap-band effects in relation with bubbly water.
Abstract FR:
Ce travail de thèse s’intéresse à la caractérisation acoustique d’un sillage engendré par un navire de surface. Au laboratoire, le sillage se résume à un mélange eau/bulles d’air dont l’influence sur la propagation d’une onde acoustique est étudiée. Le rayon des bulles et leur densité sont déterminés à partir des mesures de l’atténuation et de la vitesse de phase d’une onde transmise dans le mélange. Ces résultats expérimentaux s’appuient sur des études théoriques. D’une part, un modèle de diffusion acoustique par une bulle d’air dans l’eau permet d’établir une relation entre le rayon des bulles et leur résonance en basse fréquence. D’autre part, la relation de Foldy donnant un nombre d’onde effectif caractérisant la propagation acoustique dans un tel mélange est utilisée. Une variation de l’atténuation et une variation de la vitesse de phase de cette onde sont observées autour de la fréquence de résonance des bulles. Elles sont globalement d’autant plus élevées que la densité de bulles est importante. De plus, une méthode de mesure optique est mise en oeuvre simultanément et valide les résultats de rayon et de densité de bulles obtenus par la méthode de mesures acoustiques. Ce travail s’achève par la présentation de résultats obtenus au cours de travaux expérimentaux prospectifs. La propagation acoustique non linéaire dans le mélange eau/bulles d’air est ainsi mise en évidence, d’une part, et des bandes de fréquences interdites et passantes engendrées par le mélange sont également observées en hautes fréquences, d’autre part.