Modélisation des champs diffus en acoustique architecturale par la théorie des transports : application au milieu urbain
Institution:
Le MansDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The aim of this work was to develop a new diffuse sound field model, taking into account diffusion, scattering, atmospheric and meteorological effects. . . After a state of art, the sound particle concept seemed rigorous to treat analytically this kind of phenomena. The application of this concept allowed to describe spatial and temporal sound energy evolution in terms of a transport equation similar to the free molecular flow equation. Boundary conditions were introduced in terms of local flux introducing surface reflection laws to take into account scattering effects. As an application, solutions were found in a narrow street with the help of asymptotic approaches. It was shown that in such propagation medium, the diffusion equation corresponds to the limit of the transport equation. Diffusion coefficients were then developed for several reflection laws. Confrontation of analytical solutions and Monte Carlo numerical simulations was then performed. A good agreement was found. Finally, analytical solutions were compared to experimental data obtained during experiments in a street of Nantes. This comparaison showed a great coherence of the model and interesting prospects for the future.
Abstract FR:
L'objectif de ce travail de thèse a consisté à mettre au point un nouveau modèle énergétique de propagation des champs diffus en acoustique architecturale, permettant une prise en compte analytique rigoureuse et complète des phénomènes mis en jeu, tels que la réflexion diffuse, l'absorption par les parois du domaine, la diffraction par des objets au sein du milieu de propagation, les effets atmosphériques et météorologiques. . . Après une recherche bibliographique approfondie sur les modèles de champ sonore en acoustique architecturale, l'approche particulaire a semblé bien adapté pour traiter de manière analytique rigoureuse ces différents aspects. L'application de ce concept a permis de décrire la variation spatiale et temporelle de l'énergie sonore dans un milieu diffusant, par une équation de transport analogue à l'équation du flux moléculaire libre. Des conditions aux limites ont été introduites sous forme de flux locaux en faisant intervenir les lois de réflexion des façades pour prendre en compte les effets de diffusion au niveau des parois. La recherche de solutions pour des milieux étroits (rue. . . ) a fait appel à des approches asymptotiques et a permis d'exprimer la répartition et la décroissance de l'énergie sonore par une équation de diffusion. Le coefficient de diffusion d'une rue pour différentes lois de réflexion a pu ainsi être calculé. Les solutions analytiques de l'équation de diffusion ont montré un bon accord avec les résultats de simulations numériques de Monte Carlo pour le transport de particules sonores. Enfin, la comparaison avec des données expérimentales, obtenues après une campagne de mesure dans une rue de Nantes, a montré une bonne cohérence du modèle et des perspectives encourageantes.