Propagation acoustique en milieu extérieur

Transcription

1 Propagation acoustique en milieu extérieur D. Duhamel 1/35

2 Plan Facteurs influant sur la propagation Sources sonores Effets météo Effets des matériaux et du sol Murs antibruit Méthodes de calcul 2/35

3 Facteurs influant sur la propagation Source sonore? Récepteur 3/35

4 Divergence géométrique Atténuation avec la distance Dépend peu de la fréquence Sound Source Dépend de la source, de la distance et du milieu de propagation Divergence géométrique Récepteur 4/35

5 Absorption atmosphérique Absorption atmosphérique Dissipation de l énergie acoustique sous forme de chaleur Source Sonore Geometric Spreading Proportionel à la distance Receiver Dépend de la fréquence, de l humidité et de la température 5/35

6 Absorption par le sol et les obstacles IMPEDANCE Atténuation de l énergie acoustique due à des pertes sur les frontières du domaine Absorption atmosphérique Dépend de la nature du sol, des angles d incidence des ondes, de la nature des obstacles Source Sonore Divergence géométrtique Récepteur Sol 6/35

7 Réflexion et diffraction Topographie Mur antibruit, colline, bâtiment etc. Source Sonore Topographie Création de réflexions, diffractions et de zones d ombre Geometric Spreading Receiver Effets plus importants pour une source près du sol 7/35

8 Effets météo Gradient de température Source Sonore Atmospheric Température Absorption décroissante avec la hauteur Température Zone d ombre Sound Source Sol Topology Température croissante avec la hauteur Récepteur Source Sonore Sol 8/35

9 Effet météo Vent Gradient de vent Direction du vent Temperature Source Sonore Geometric Source Sonore Spreading Receiver Zone Topologyd ombre Ground impedance Sol 9/35

10 Turbulence atmosphérique TURBULENCE Wind Atmospheric Absorption Variations locales de la température, du vent, etc engendrent Des fluctuations de vitesse du son qui Sound génèrent Source de la diffusion de l énergie sonore Topology Dépend de la distance, de la fréquence et de l amplitude des variations Turbulence Divergence géométrique Impédance du sol Température Récepteur 10/35

11 Principaux effets Vent Absorption atmosphérique Turbulence Température Source Sonore Divergence géométrique Récepteur Impédance du sol Topographie 11/35

12 Sources sonores Source ponctuelle Ligne de sources r: L p r: L p 2r: L p 6 db 2r: L p 3 db 12/35

13 Spectre de bruit routier 13/35

14 Trafic routier 14/35

15 Exemple de calcul du niveau de la source 15/35

16 Effets météo Vitesse du son variable Air froid = basse vitesse Front d onde Les rayons sont courbés vers le haut Réfraction Air chaud = grande vitesse Front d onde si l air est plus chaud au sol 16/35

17 Vitesse du son variable Air chaud = grande vitesse Les rayons sont courbés vers le sol inversion Réfraction Air froid = petite vitesse Front d onde si l air est plus froid au niveau du sol 17/35

18 Effets sur le niveau sonore 18/35

19 Exemple de champ de pression Z impédance du sol 19/35

20 Effet du vent vent son Mouvement résultant des ondes sonores son vent Mouvement résultant des ondes sonores Les rayons sont courbés vers le haut Les rayons sont courbés vers le bas Réfraction 20/35

21 Effets sur le niveau sonore 21/35

22 Effet des matériaux et du sol 22/35

23 Enrobés drainants 23/35

24 Pression avec effet de sol 24/35

25 Mur antibruit 25/35

26 26/35

27 Butte de terre Source: FHWA 27/35

28 Mur antibruit C ϕ h S M a b Une formule approchée de Kurze exprime l atténuation en fonction du paramètre de Fresnel N = 2δ/ λ δ = SC + CM SM 2π N L = 20 log + 5 tanh 2π N pour N 0. 2 avec un maximum de 20dB 28/35

29 Estimation analytique de la diffraction r r Récepteur r s R 1 R 2 Source Dans la zone d ombre, à fréquence élevée p iπ /4 ikr' e e 1 1 i + 8π 2 π kr ' rs r θ s θr θs + θr cos cos /35

30 Cas général, calcul du champ sonore Résoudre l équation de Helmholtz p + k 2 p = 0 Conditions aux limites sur les surfaces p v = = v Zv 0 sur sur Γ Γ 1 2 Condition à l infini : condition de Sommerfeld ou condition de radiation p r ikp = 1 o( ) r quand r 30/35

31 Equation parabolique 31/35

32 32/35

33 33/35

34 34/35

35 FIN 35/35