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RÉSUMÉ
À la suite de la partie 1 "Bruit des ventilateurs - Notions de base et types de ventilateurs" [BM4177] donnant des définitions et notions de base d'aéraulique et d'acoustique des ventilateurs, cet article rentre dans le vif du sujet en traitant successivement les mécanismes à l'origine du bruit de raies et à large bande des différents types de ventilateurs, les méthodes prévisionnelles et les moyens de réduction du bruit.
Les chapitres sur les lois de similitude acoustique, sur l'estimation empirique du niveau de bruit, sur les méthodes de mesure normalisées et enfin sur les effets d'installation acoustiques peuvent présenter un certain intérêt non seulement pour les fabricants, mais aussi pour les intégrateurs et les utilisateurs de ventilateurs dans les applications les plus diverses.
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Alain GUÉDEL : Ingénieur Polytech Nancy - Docteur ès sciences - Expert ventilateurs et acoustique au Centre technique des industries aérauliques et thermiques (CETIAT), Villeurbanne, France
INTRODUCTION
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 l’article [BM 4 177] — différents mécanismes sont à l’origine du bruit aérodynamique, dont certains sont modélisés moyennant certaines hypothèses. 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, étapes nécessaires pour la mise au point de méthodes de réduction de bruit efficaces, 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 stationnaires, mais surtout instationnaires, et de modélisation des sources aéroacoustiques, mais il y a encore beaucoup de chemin à parcourir avant de prévoir avec une bonne précision le spectre de puissance acoustique d'un ventilateur en fonction de sa géométrie et de son point de fonctionnement.
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 méthodes commencent à être opérationnelles pour permettre de prévoir et de réduire cet effet.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de avr. 2002 par Alain GUÉDEL
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6. Effet d’installation acoustique
6.1 Définitions, causes et exemples
Les effets d’installation, ou effets système, des ventilateurs constituent une part notable des études menées sur les ventilateurs du fait de leur importance pratique. Lorsqu’un ventilateur est intégré dans un circuit, que ce soit un conduit de ventilation ou une machine, ses caractéristiques aérauliques et acoustiques (voire éventuellement vibratoires) peuvent être parfois très différentes, la plupart du temps dans un sens défavorable, de celles relevées sur circuit d’essais normalisé. Ainsi, un effet système acoustique peut dans certains cas entraîner une inversion de classement, à savoir qu’un ventilateur peut se révéler moins bruyant que d’autres lorsqu’il est essayé seul et plus bruyant une fois intégré.
Il importe donc de comprendre, prévoir et chercher à réduire ces écarts de performance afin de choisir et dimensionner correctement le ventilateur en fonction du circuit. Si l’on ne tient pas compte des effets système, on risque de ne pas satisfaire au cahier des charges du fait d’un débit ou d’un rendement de ventilateur insuffisant, ou encore d’un niveau sonore excessif, avec toutes les conséquences que cela peut avoir en terme de coût pour y remédier.
Un effet d’installation aéraulique se traduit par une baisse de débit du ventilateur intégré par rapport à celui que l’on peut déduire de la courbe du ventilateur seul, mesurée sur circuit normalisé, et de la courbe de perte de charge du circuit (figure 31). Ainsi, le débit qv 1 effectivement mesuré sur circuit réel est inférieur au débit qv 0 correspondant au point d’intersection des courbes débit-pression du ventilateur et perte de charge du circuit.
L’effet système aéraulique a deux origines distinctes qui peuvent jouer un rôle complémentaire :
-
la courbe du ventilateur seul est dégradée par rapport à celle mesurée sur circuit normalisé du fait d’une dégradation de l’écoulement à l’entrée de la roue (hétérogénéité de l’écoulement moyen) ou d’une géométrie mal adaptée du circuit de refoulement du ventilateur ;
-
la perte de charge du circuit a augmenté si l’élément résistant...
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Effet d’installation acoustique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LIGHTHILL (M.J.) - On sound generated aerodynamically. General theory. - Proc. Royal Soc., A 231, p. 505-514 (1952).
-
(2) - KEMP (N.H.), SEARS (W.R.) - The unsteady forces due to viscous wakes in turbomachines. - J. Aeronautic. Sci., 22, p. 478-483 (1955).
-
(3) - HORLOCK (J.H.) - Fluctuating lift forces on aerofoils moving through transverse and chordwise gusts. - ASME J. Basic Engineering, 90, p. 494-500 (1968).
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(4) - BLAKE (W.K.) - Mechanics of flow-induced sound and vibration. - Vol. II, chap. 11 et 12, Academic Press (1986).
-
(5) - KAJI (S.), OKAZAKI (T.) - Axial-flow compressor noise studies. - J. Sound Vib., 1, p. 281-307 (1970).
-
(6) - AMIET (R.K.) - Acoustic radiation from an airfoil in a turbulent stream. - J....
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Ventilateurs – Essais aérauliques sur circuits normalisés. - NF EN ISO 5801 - 2017
-
Ventilateurs industriels – Détermination du niveau de puissance acoustique dans les conditions normalisées de laboratoire – Partie 1 : présentation générale. - NF ISO 13347-1 - 2004
-
Ventilateurs industriels – Détermination du niveau de puissance acoustique dans les conditions normalisées de laboratoire – Partie 2 : méthode de la chambre réverbérante. - NF ISO 13347-2 - 2004
-
Ventilateurs industriels – Détermination du niveau de puissance acoustique dans les conditions normalisées de laboratoire – Partie 3 : méthodes des surfaces enveloppantes. - NF ISO 13347-3 - 2004
-
Ventilateurs industriels – Détermination du niveau de puissance acoustique dans les conditions normalisées de laboratoire – Partie 4 : méthode de l’intensité sonore. - NF ISO 13347-4 - 2004
-
Acoustique. Détermination de la puissance acoustique rayonnée dans un conduit par des ventilateurs et d’autres systèmes de ventilation – Méthode en conduit. - ...
ANNEXES
Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
ISO/TC 117 « Ventilateurs »
CEN/TC 156 WG17 « Ventilateurs »
EUROVENT PG-FANS
EVIA
Documentation - Formation – Séminaires (liste non exhaustive)Congrès FAN 2022 :
Laboratoires – Bureaux d’études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)Laboratoire de mécanique des fluides et d’acoustique de l’École centrale de Lyon :
Département de génie mécanique de l’Université de Sherbrooke (Canada) :
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