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Étude d’un système de contrôle acoustique actif basé sur des sources pneumatiques

Sommaire

DIRECTRICE/DIRECTEUR DE RECHERCHE
Philippe Micheau, Professeur - Département de génie mécanique
UNITÉ(S) ADMINISTRATIVE(S)
Faculté de génie
Département de génie électrique et de génie informatique
Département de génie mécanique
CYCLE(S)
3e cycle
LIEU(X)
Campus de Sherbrooke
Le Mans (France)

Description du projet

La compagnie Safran Nacelles (le Havre, France), équipementier aéronautique du groupe Safran, intègre dans ses nacelles de moteurs d’avion des matériaux absorbants permettant d’atténuer le bruit rayonné par l’ensemble propulsif. Les traitements acoustiques couramment utilisés sont des sandwiches dont la hauteur permet d’adapter la bande de fréquence atténuée à la source de bruit. L’augmentation du diamètre des futurs ensembles propulsifs décalera la signature sonore de la soufflante vers les basses fréquences. Or, pour certaines architectures propulsives, l’encombrement disponible dans la nacelle n’est plus suffisant pour intégrer des traitements passifs pour les très basses fréquences. Une solution prometteuse est de recourir à un système de contrôle acoustique actif particulièrement efficace en basse fréquence. Le problème est de transposer la technologie implémentée dans les casques à suppression active du bruit sur un turboréacteur d'avion. Le principal défi est de disposer de sources acoustiques d'anti-bruit de fort niveau sonore compactes, légères et ayant une faible consommation électrique. L'originalité principale du programme de recherche est de recourir à des sources pneumatiques, dites HAPS (Harmonic Acoustic Pneumatic Sources) plutôt qu’à des haut-parleurs électrodynamiques. Des travaux de doctorat précédents ont démontré expérimentalement l'efficacité de cette approche pour atténuer activement de 20 dB un champ acoustique harmonique de très fort niveau avec la  précision attendue. Les HAPS de seconde génération développées lors de ces travaux passés seront mis à la disposition du projet actuel, ainsi que des algorithmes de contrôle  et d'apprentissage développés sous Simulink/Matlab.

L’objectif principal de ce projet de thèse est de démontrer la capacité à contrôler, au moyen de plusieurs HAPS, dans un guide d’onde, un champ acoustique multimodal en présence d’un écoulement. Les sous-objectifs sont : 
• Adapter la stratégie de contrôle et l'algorithme d'apprentissage pour le passage à une veine avec écoulement (MaineFlow basée au CTTM au Mans, France).
• Prendre en compte l’écoulement dans la modélisation comportementale du problème à contrôler pour le cas d'ondes acoustiques pouvant se déplacer dans le même sens (éjection) ou en sens opposé (entrée d’air) au flux d’air.
• Valider expérimentalement la modélisation et les stratégies de contrôle. 

Pour atteindre les objectifs du projet, des campagnes expérimentales, des simulations numériques et des modélisations théoriques seront réalisées. Les travaux se découperont en deux grands volets :
• Contrôle sans écoulement (période à Sherbrooke): La modélisation de la propagation acoustique et du contrôle dans une veine de section rectangulaire inclura les études de définition du nombre de HAPS nécessaires et de leur positionnement en fonction du contenu modal du bruit à atténuer. La personne étudiante implémentera différentes stratégies de contrôle et réalisera des essais de contrôle sans écoulement dans une veine rectangulaire de même section que celle de MaineFlow afin de valider expérimentalement le modèle du concept. 
• Contrôle avec écoulement (période au Mans) : La seconde partie de la thèse débutera par l’implémentation de l’écoulement dans les modèles de propagation et de contrôle. On traitera à la fois les cas upstream et downstream. Une fois la stratégie de contrôle à jour avec les effets d’écoulement, on réalisera des essais en présence d’écoulement sur la veine MaineFlow de l’Université du Mans. 

Ce projet de thèse en cotutelle s’inscrit dans le cadre de la chaire industrielle ASTRAL (cofinancée par l’ANR et le groupe Safran) qui a pour but de développer des traitements acoustiques innovants pour les futurs ensembles propulsifs aéronautiques. Les travaux de recherche seront supervisés par Gwénaël Gabard (titulaire de la chaire industrielle ASTRAL à l’Université du Mans), Philippe Micheau (professeur à l’Université de Sherbrooke) et Marc Versaevel (ingénieur acoustique chez Safran Nacelles). Thomas Humbert, ingénieur de recherche à l’Université du Mans contribuera aux essais. La personne étudiante sera basée en majorité dans les laboratoires d’accueil et réalisera des séjours de quelques semaines à quelques mois chez Safran Nacelles. La première moitié du doctorat aura lieu à Sherbrooke et la seconde au Mans. Le financement du doctorat est pour 3 ans avec une bourse CIFRE.

Ouvert au programme Impulsion

Discipline(s) par secteur

Sciences naturelles et génie

Génie électrique et génie électronique, Génie mécanique

Financement offert

Oui

Partenaire(s)

Safran Nacelles (Le Havre, France)

La dernière mise à jour a été faite le 22 juin 2022. L’Université se réserve le droit de modifier ses projets sans préavis.