Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
L’hydroaccoustique désigne les bruits liés aux phénomènes hydrodynamiques et concerne de manière générale « l'acoustique dans l'eau », qui permet entre autres le repérage des bancs de poissons. L’objet de cet article est le « bruit des navires », non concerné de fait par l’appellation d’hydroacoustique. Ces navires dégagent différentes sortes de bruit : le bruit dans l’eau (leur rayonnement) et le bruit à bord (passagers, équipage et bruit rayonné dans l’air). Dans un premier temps, les différences entre l’air et l’eau sont abordées afin de mieux cerner le sujet. Puis, les débits fluctuants et les forces fluctuantes sont détaillées. Les hélices et le bruit qu’elles engendrent font évidemment partie de ce « bruit des navires ». Pour terminer, sont expliquées les prises de mesures accoustiques dans l’eau.
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Hydroacoustics refers to noises caused by hydrodynamic phenomena and generally concerns "underwater acoustics" which allows, amongst other things, for identifying fish shoals. The subject of this article is "ship noise" which is not concerned by the term hydroacoustics. These ships emit various types of noises: noise in the water ( their sound radiation) and noise on board (passengers, crew and noise radiated into the air). The differences between air and water are presented in order to outline the subject matter. The fluctuating flows and forces are then detailed. The noise generated by propellers is obviously included in "ship noise". This article finally explains how acoustic measurements are conducted in water.
Auteur(s)
-
Gérard FOURNIER : Docteur ès sciences - Conseiller scientifique à GFIC
INTRODUCTION
De même que l'aéroacoustique concerne le bruit lié aux phénomènes aérodynamiques (voir article « L'aéroacoustique en aéronautique » dans ce même traité), l'hydroacoustique désigne ici le bruit lié aux phénomènes hydrodynamiques. Mais comme ce mot contracté désigne le plus souvent « l'acoustique dans l'eau », dont la principale application est le repérage des bancs de poissons, le titre a été complété par « bruit des navires » pour être plus clair. Ce bruit des navires est bien d'une part le bruit qu'ils rayonnent dans l'eau, auquel seuls les militaires attachent beaucoup d'importance (problèmes de détection et de discrétion), et d'autre part le bruit à bord qui concerne les passagers et l'équipage ainsi que le bruit rayonné dans l'air qui peut poser des problèmes au voisinage des installations portuaires. Les notions générales sont déjà exposées ailleurs dans ce traité « Bruit et vibrations ». Pour les aspects fondamentaux, il est conseillé de se reporter aux articles à « Aéroacoustique et hydroacoustique ». Il est également fait référence aux articles , « Bruit des ventilateurs » et « Bruit des pompes ».
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Présentation
Débits fluctuants
En anglais
1. Différences entre l'air et l'eau
Du point de vue acoustique, le fait que les équations soient les mêmes ne doit pas masquer les grandes différences entre l'eau et l'air. L'eau a une masse volumique environ mille fois supérieure à celle de l'air et une compressibilité vingt fois inférieure. En effet la fluctuation de masse volumique acoustique ρ est liée à la pression acoustique p par la relation :
où c est la célérité du son.
Dans l'air, la référence de pression pour l'échelle des niveaux sonores en décibels est de 20 µPa, ce qui correspond au seuil d'audition. La célérité du son dans l'air étant de 330 m/s, la fluctuation de masse volumique correspondant à la pression de référence est donc de 1,8.10−10 kg/m3, c'est-à-dire 1,5.10−10 en valeur relative pour l'air ambiant.
Dans l'eau, la référence usuelle pour le bruit rayonné est de 1 µPa (cette valeur est notoirement différente de celles adoptées pour le bruit interne des machines qui, en l'absence de normes, sont en général 1 ou 0,1 Pa). La célérité du son dans l'eau de mer étant de 1 500 m/s, la fluctuation de masse volumique correspondant à cette pression de référence est de 4,4.10−13 kg/m3, c'est-à-dire 4,4.10−16 en valeur relative, soit près de un million de fois moins que dans l'air.
Une autre différence est peut-être encore plus importante en pratique. Dans l'air, on peut généralement admettre que les parois au contact d'un écoulement sont rigides (c'est-à-dire non déformables). Cette hypothèse est rarement acceptable dans l'eau. À cause de l'augmentation considérable de densité, même des écoulements à vitesse modérée ébranlent les parois qui se mettent à vibrer (fonction de réponse) : ces vibrations constituent une source de bruit et modifient le rayonnement sonore.
Il convient de rappeler d'abord ce qu'est l'hypothèse de compacité des sources acoustiques :
Une source (ou un ensemble de sources acoustiques) est dite compacte si sa dimension caractéristique ℓ est petite devant la longueur d'onde λ du rayonnement sonore étudié :...
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Différences entre l'air et l'eau
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GOLDSTEIN (M.E.) - Aeroacoustics - McGraw-Hill International Book Company (New-York) (1976).
-
(2) - BLAKE (W.K.) - Mechanics of flow-induced sound and vibration - Applied Mathematics and Mechanics, Volume 17. Academic Press Inc. (Londres, Orlando) (1986).
-
(3) - ROSSITER (J.E.) - « Wind tunnel experiments in the flow over rectangular cavities at subsonic and transonic speeds » - R and M 3438, Aeronautical Research Coucil, Great Britain (1966).
-
(4) - DE METZ (F.C.), FARABEE (T.M.) - « Laminar and turbulent shear flow induced cavity resonances » - Paper 77-1293, AIAA Aeroacoustics Conference, Atlanta, USA (3-5 October 1977).
-
(5) - LYON (R.H.) - Statistical energy analysis of dynamical systems : theory and applications - M.I.T. Press (Boston) (1975).
-
(6) - JUNGER (M.C.), FEIT (D.) - Sound, structures...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Traité Bruit et vibrations
GUEDEL (A.) - Bruit des ventilateurs - [BM 4 177] [BM 4 178] (2002).
POULAIN (J.) - Bruit des pompes - [BM 4 179] (1998).
LEVY (S.) - L'aéroacoustique en aéronautique - [BR 2 020] (2006).
Archives Génie Industriel
FOURNIER (G.) - Aéroacoustique et hydroacoustique - [A 430] [A 432] (1990).
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