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Auteur(s)
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Alain GUÉDEL : Ingénieur de l’École supérieure des sciences et technologies de l’ingénieur de Nancy - Docteur ès sciences - Expert en aéroacoustique au Centre technique des industries aérauliques et thermiques (CETIAT)
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Le bruit d’un ventilateur provient en tout premier lieu des phénomènes aérodynamiques instationnaires associés à l’interaction des pales et des parties fixes avec l’écoulement. Selon les types de ventilateurs — qui ont été décrits dans la première partie Bruit des ventilateurs- Partie 1 —, différents mécanismes sont à l’origine du bruit aérodynamique, dont certains commencent à pouvoir être modélisés. Des méthodes de réduction de bruit adaptées existent. Compte tenu de la complexité du sujet, beaucoup de zones d’ombre subsistent néanmoins dans la compréhension et la prévision du bruit des ventilateurs, notamment du bruit large bande qui contribue souvent de façon prépondérante au niveau de bruit global. Des voies de recherche prometteuses se dessinent dans ce domaine du fait des progrès réalisés en matière de simulation numérique des écoulements instationnaires et de modélisation des sources aéroacoustiques.
Pour réduire le bruit d’un appareil ou d’un circuit dans lequel est inséré un ventilateur, il ne suffit pas de diminuer le bruit du ventilateur seul, il faut veiller aussi à minimiser l’effet d’installation, qui se traduit le plus souvent par une hausse du niveau sonore. Des moyens existent qui permettent de prévoir et de réduire cet effet.
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- Version courante de avr. 2021 par Alain GUÉDEL
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Lois de similitude2. Bruit aérodynamique
Le bruit aérodynamique des ventilateurs est le bruit résultant de mécanismes d’interaction entre l’écoulement et les parties fixes et tournantes du ventilateur. À ce stade, il convient de préciser que le bruit aérodynamique intervient sur les trois voies de propagation aérienne, solidienne et en conduit. Le niveau de bruit solidien est cependant souvent du second ordre par rapport aux bruits aérien et en conduit. Par ailleurs, les mécanismes décrits ci-après ne font intervenir en aucun cas les vibrations des pales, celles-ci ne participant pour ainsi dire jamais à l’émission de bruit des ventilateurs et des machines tournantes aériennes en général.
Le spectre de bruit d’un ventilateur est constitué de raies plus ou moins marquées à la fréquence de passage des pales FPP = BN et ses harmoniques (ces fréquences apparaissent si l’espacement entre pales est constant sur la circonférence) et d’un spectre à large bande. La figure 1 montre un exemple de spectre de pression acoustique en bandes fines mesuré à l’aspiration d’un ventilateur hélicoïde sans redresseur. Ce ventilateur de diamètre de roue 400 mm a neuf pales et la vitesse de rotation est de 2 893 tr/min. On note une raie d’amplitude importante à la fréquence FPP = 434 Hz et des raies d’amplitude moindre à 2 FPP et 3 FPP. Des raies apparaissent également à d’autres fréquences, sans que leur origine soit clairement identifiée.
La contribution du spectre à large bande au niveau de bruit global d’un ventilateur étant souvent aussi importante que celle des raies, sinon plus, il importe d’étudier et de chercher à réduire à la fois les niveaux des raies et du spectre à large bande.
2.1 Origine
On donne ici un descriptif assez succinct des différentes sources de bruit aérodynamique des ventilateurs en fonction de leur type, sans entrer dans le détail des phénomènes physiques car ceux-ci peuvent être communs à plusieurs ventilateurs. Une analyse plus détaillée des mécanismes en jeu et des modèles de prévision associés fait l’objet du paragraphe 2.2...
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Bruit aérodynamique
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - LIGHTHILL (M.J.) - On sound generated aerodynamically. General theory. - Proc. Royal Soc., A 231, 505-514 (1952).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Ventilateurs. Compresseurs.
NORMES
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Ventilateurs industriels. Essais aérauliques sur circuits normalisés. - ISO 5801 - 06-97
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Acoustique. Détermination des niveaux de puissance acoustique émis par les sources de bruit. Méthodes d’expertise en champ réverbéré applicables aux petites sources transportables. Partie 1 : méthode par comparaison en salle d’essai à parois dures. - ISO 3743-1 - 02-94
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Acoustique. Détermination des niveaux de puissance acoustique émis par les sources de bruit à partir de la pression acoustique. Méthodes d’expertise dans des conditions approchant celles du champ libre sur plan réfléchissant. - ISO 3744 - 05-94
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Acoustique. Détermination par intensimétrie des niveaux de puissance acoustique émis par les sources de bruit. Partie 1 : mesurage par points. - ISO 9614-1 - 06-93
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Acoustique. Détermination par intensimétrie des niveaux de puissance acoustique émis par les sources de bruit. Partie 2 : mesurage par balayage. - ISO 9614-2 - 08-96
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Ventilateurs industriels – Détermination du niveau de puissance acoustique dans les conditions normalisées de laboratoire –...
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