Analyse de la propagation acoustique à bassealtitude par équation ...

2 - INTRODUCTION
Cette thèse présente la mise en évidence des effets tridimensionnels sur la propagation et
concerne plus précisément la résolution numérique de l'équation parabolique tridimensionnelle
(EP3D) ainsi que la réalisation d'expériences de base pour la validation du schéma numérique
proposé.
Les chapitres 3 et 4 rappellent l'influence respective des gradients de vent et de
température et de la turbulence cinématique et thermique sur la propagation. Une technique
numérique a été développée pour prendre en compte dans l'EP2D standard les effets combinés
de la météorologie et de la topographie du terrain. Les résultats montrent que la présence d'un
vent portant a tendance à renforcer le niveau acoustique dans la zone d'ombre d'un obstacle
(écran ou colline). Différentes techniques numériques en usage sont aussi rappelées
l'approximation géométrique, la méthode des modes normaux et la méthode plus récente des
faisceaux gaussiens.
Dans les chapitres 5 et 6, nous présentons l'équation parabolique bidimensionnelle. Les
différents développements et approximations de l'équation parabolique (E.P. grands angles,
relation de De Santo) qui peuvent être appliqués a l'EP2D sont exposés. Cette étude s'appuie en
partie sur le travail de DEA de l'auteur [9] qui concerne la comparaison entre différents
développements de l'E.P. appliqués à la propagation sous-marine. Nous présentons ensuite les
deux principales techniques numériques utilisées pour la résolution de l'EP2D la méthode
"Split-Step Fourier" et la méthode des différences finies. Ce dernier chapitre permet de dégager
l'intérêt d'utiliser l'E.P. associée à une résolution aux différences finies pour la propagation
atmosphérique.
Les chapitres 7 à 10 sont consacrés à la propagation tridimensionnelle. Dans un premier
temps, nous présentons à l'aide de publications récentes l'état actuel des recherches qui portent
sur la propagation sous-marine.
Une méthode de tracés de rayons permettant de prendre en compte la météorologie et la
topographie a été développée. Les résultats obtenus mettent en évidence des effets
tridimensionnels en présence de vent et de relief. Le développement de l'EP3D en coordonnées
cylindriques à partir de l'équation de Helmholtz est ensuite présenté. La résolution numérique
de 1'EP3D est effectuée par la méthode des directions alternées. Le système matriciel à résoudre
à chaque pas de calcul suivant la portée est ainsi séparé en deux systèmes tridiagonaux. Le
choix du schéma numérique aux différences finies et la prise en compte des conditions aux
limites sont discutés. Des calculs obtenus en présence d'un écran et d'un vent montrent les
effets 3D rencontrés.
Le chapitre 11 est consacré à l'aspect expérimental de l'étude. Nous présentons des
expériences de diffraction pour différents types d'obstacles (écran mince, parallélépipède,
calotte sphérique) réalisées en chambre sourde à l'ONERA et dans la soufflerie atmosphérique
du CSTB à Nantes. Un bon accord est obtenu entre les mesures et les calculs de l'EP3D pour la
diffraction par l'écran. Les expériences en soufflerie mettent en évidence les effets 3D
combinés du vent et des obstacles sur la propagation.
9