Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique - UMR 5509

LMFA - UMR 5509
Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique
Lyon
France


Nos tutelles

Nos partenaires




Accueil > Actualités > Thèses - Habilitations à diriger des recherches

Soutenance de thèse ECL

Matthias Cosnefroy

Jeudi 16 Mai 2019 à 14h, ECL amphi 203, Bâtiment W1

Matthias Cosnefroy

Simulation numérique de la propagation dans l’atmosphère de sons impulsionnels et confrontations expérimentales

L’acoustique présente un intérêt certain pour des applications de sécurité et de défense puisqu’elle permet une surveillance passive, omnidirectionnelle et en l’absence de vue directe des sources. Des antennes de microphones sont ainsi utilisées pour détecter, localiser et classifier des explosions, des tirs d’artillerie ou des tirs d’armes de poing. Les signatures temporelles enregistrées à quelques centaines de mètres de la source peuvent cependant présenter une grande sensibilité aux conditions environnementales, et notamment, en milieu ouvert, à la nature du sol et à la micro-météorologie.
Des effets de propagation importants liés à la stratification moyenne de l’atmosphère, à la turbulence, à la topographie ou à la nature du sol sont en effet attendus. L’influence combinée de ces effets reste peu documentée pour des sons impulsionnels, et peut se traduire par une dégradation des performances des systèmes de détection et de localisation des sources.
La simulation numérique est complémentaire de l’approche expérimentale pour mieux comprendre ces interactions, en permettant le contrôle des paramètres d’entrée. L’acoustique du champ de bataille fait intervenir des sons à caractère impulsionnel et de grande amplitude, qui se propagent sur de relativement longues distances et présentent de petites échelles spatiales ; la prise en compte des effets de turbulence ou de topographie impose de plus une modélisation volumique tridimensionnelle. Ces aspects sont très contraignants en termes de coûts de calcul. Au cours de cette thèse, une version 3D parallélisée et utilisant des schémas de discrétisation à faible taux de dispersion et de dissipation d’un modèle de différences finies des équations d’Euler dans le domaine temporel (FDTD) a été implémentée. Une nouvelle approche a été développée pour optimiser l’absorption des couches parfaitement adaptées (PML) en conditions de propagation rasante. Une formulation originale des conditions limites liées au sol dans le domaine temporel basée sur un coefficient de réflexion a été proposée, cette grandeur présentant plusieurs avantages par rapport à l’impédance de surface plus classiquement employée.
La confrontation avec l’expérience reste indispensable pour s’assurer de la qualité des prédictions numériques en conditions réalistes. Des mesures ont ainsi été réalisées pour différentes conditions atmosphériques afin de documenter la variabilité des sons impulsionnels, pour des distances de propagation de plusieurs centaines de mètres. Un excellent accord a été obtenu avec des simulations numériques déterministes pour toutes les configurations considérées. Ces résultats ouvrent la voie à l’étude des pertes de cohérence spatiale et temporelle des signaux induites par la turbulence et à celle de leur influence sur les performances des antennes microphoniques.

Composition du Jury :
Cheinet S., Institut Franco-Allemand de Saint-Louis, Supervisor
Collier S. L., U.S. Army Research Lab., Examiner
Gauvreau B., Ifsttar Reviewer
Guiffaut, C. Xlim UMR 7252, Examiner
Juvé D., LMFA UMR 5509, Supervisor
Marchiano, R. Institut Jean le Rond d’Alembert, UMR 7190, Reviewer

Agenda

Ajouter un événement iCal