Airborne noise characterisation of a complex machine using a dummy source approach

Caractérisation sonore aéroportée d'une machine complexe utilisant une approche source mannequin

Anders Sven Axel Lindberg (1)

1 LVA - Laboratoire Vibrations Acoustique

The characterisation of vibrating sound sources is a challenge in noise and vibration engineering. In this thesis, an experimental approach to the characterisation of air-borne sound from a complex machine is investigated. A proper characterisation has to account for both radiation and diffraction phenomena in order to describe the sound source when inserted into an arbitrary space which enables prediction of sound pressure. A particular technique — a dummy source — has been conceived to deal with this problem. The dummy is a closed cabinet of similar size but much simpler shape than the complex machine, and it serves as a model of sound diffraction. The dummy is equipped with a flush-mounted array of loudspeaker drivers. The superposition of sound fields created by the individual drivers models sound radiation of the complex machine. This thesis introduces the concept of a dummy source and discusses three problems that need to be addressed for its practical application: (1) estimation of the transfer impedance of the space (the Green’s function), (2) the specification of the cabinet and the driver array, and (3) the estimation of the equivalent source strengths in terms of volume velocity. The approach is investigated via experimental and numerical case studies.

La caractérisation des sources sonores dues aux vibrations est un défi dans le domaine du bruit et des vibrations. Dans cette thèse, une approche expérimentale pour caractériser la propagation du son d’une machine complexe a été étudiée. Pour caractériser de manière appropriée la source sonore placée dans un environnement quelconque, il a été indispensable de prendre en compte les phénomènes de rayonnement et de diffraction. Cela permet de prédire une pression acoustique. Une technique particulière, appelée source mannequin, a été développée pour répondre à cette problématique. Le mannequin est une enceinte fermée de taille similaire mais qui a une forme simplifiée par rapport à la machine complexe, et sert de modèle de diffraction sonore. Le mannequin est équipé d’une série de haut-parleurs alignés dans le prolongement de la surface de l’enceinte. La superposition du champ acoustique créé par chaque haut-parleur modélise le rayonnement acoustique de la machine complexe. Cette thèse introduit donc le concept de source mannequin et traite de trois problèmes émanant de la mise en pratique de celui-ci : (1) l’estimation du transfert d’impédance dans l’espace (fonction de Green), (2) les spécifications de l’enceinte et de la série de haut-parleurs, et (3) l’estimation des sources équivalentes en termes de débit volumique. L’approche est étudiée au travers de cas d’études expérimentaux et numériques.

Mots clés: Mechanics; Acoustic; Sound; Vibration; Sound propagation; Sound radiation; Diffraction; Acoustic pressure; Acoustic propagation; Green's function; Acoustic impedance; Sound sources; Noise; Loudspeaker

Mots clés: Mécanique analytique; Acoustique; Son; Vibration acoustique; Propagation du son; Rayonnement acoustique; Diffraction; Pression acoustique; Propagation acoustique; Fonction de Green; Impédance acoustique; Sources sonores; Bruit; Haut-Parleur

Domaines: Acoustique [physics.class-ph]

Anders Sven Axel Lindberg. Airborne noise characterisation of a complex machine using a dummy source approach. Acoustics [physics.class-ph]. INSA de Lyon, 2015. English. ⟨NNT : 2015ISAL0082⟩. ⟨tel-01368596⟩