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Gros plan sur les ventilateurs

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Senlis, 23-25 septembre. Il s'est écoulé onze années entre la première et la seconde édition du symposium international Fan Noise, organisé par le Cetim et le Cetiat. L'intérêt ne s'est pas émoussé. Au con

Avec respectivement 30 et 22 représentants, les Américains et les Asiatiques tenaient une place de choix à côté des Européens parmi les 310 participants du Symposium international sur le bruit des ventilateurs, Fan Noise 2003.

La manifestation a sans doute drainé moins de scientifiques, mais a accueilli davantage d'industriels. Une vingtaine d'exposants étaient d'ailleurs venus à proximité du symposium pour en recueillir les fruits.

Premier constat, la plage des secteurs représentés est de plus en plus vaste. Elle s’étend désormais de la microinformatique aux grosses infrastructures en passant par les compresseurs et les machines de TP. Non seulement, il y a plus de secteurs concernés mais même des utilisations incongrues sont signalées. Ainsi des ventilateurs sont intégrés dans des sièges de voitures haut de gamme pour assurer leur aération.

Les exposés techniques portent toujours sur la compréhension des mécanismes de génération du bruit. Les progrès sont réels mais limités en raison du développement à outrance de la modélisation au détriment de l'expérimentation.

 De nombreuses présentations sont faites sur l'aéraulique et l'aéro-acoustique des ventilateurs sans que les modèles soient toujours calés sur des expérimentations. Plusieurs participants pensent qu'il faudrait pratiquer des essais de haute qualité, par exemple pour connaître les pressions instationnaires sur les aubages, afin de disposer d'indications supplémentaires sur les possibilités limites de ces modèles.

Par ailleurs, si les modèles apparaissent bien plus précis pour contrôler les bruits de raies, donc une partie réduite du spectre, en revanche le bruit large bande, qui concerne une grande partie du spectre, est moins bien maîtrisé. Il est vrai que les bruits de raies sont les plus désagréables et que l'on arrive à les traiter par des méthodes actives, c'est pourtant la large bande qui correspond le plus à ce que l'on veut traiter dans la réalité.

 Les études qui en sont encore au stade amont semblent cependant prometteuses. En partant de la bande étroite, on arrive en partie à obtenir des prévisions dans le domaine de la large bande.

Un nouveau progrès est d'autant plus nécessaire que certains constructeurs de sous-ensembles, à l'exemple des équipementiers automobiles, ne réduisent plus les bruits mais font de l'optimisation des coûts. En clair, ils essayent de maintenir les performances acoustiques tout en rendant des équipements moins coûteux.

Les ventilateurs eux-mêmes progressent peu, excepté les ventilateurs centrifuges qui gagnent des points. A titre d'exemple, les constructeurs d'engins de terrassement ont fait étudier le remplacement des hélices axiales par une roue centrifuge.

C'est surtout l'environnement du ventilateur qui est mieux abordé. On s'aperçoit que les concepteurs passent davantage de temps sur l'intégration des ventilateurs dans les machines, les structures ou les bâtiments. Il y a une meilleure connaissance de l'effet d'intégration. Plusieurs études ont même été menées dans le cadre du projet européen Nabucco. Sur le plan de l'intégration, l'évolution la plus aboutie vise à l'optimisation aéraulique, thermique et acoustique d'ensembles ventilés dans le cadre d'une démarche globale.

De gros progrès ont été faits sur les outils de calcul. Des codes de calcul d'écoulement pour prévoir le bruit apparaissent progressivement. Grâce à des moyens plus puissants, ils sont mieux maîtrisés et l'on obtient des informations plus réalistes que dans le passé.

Si l'on a une bonne expérience pour valider les calculs, elle est moins avancée pour prévoir le bruit. Bien connaître un ventilateur tout seul ne suffit pas. Par le jeu de l'interaction et l'intégration tout est remis en cause. Le ventilateur est une source, mais la pale, la carcasse, la volute du centrifuge et tout le reste jouent un rôle.

Une meilleure connaissance des mécanismes physiques doit donc encore être recherchée, même si pour certaines machines de grande taille, on est limité par la capacité des installations d'expérimentation.
 
La simulation de la pression sur les pales et les parties fixes des ventilateurs va nécessiter des maillages très fins pour connaître les couches limites de pales. En effet il existe encore une méconnaissance des phénomènes turbulents très proches des pales, plus précisément des propriétés spatio-temporelles du champ turbulent.

François-Xavier Lenoir

Pour en savoir plus
-Internet : www.fannoise2003.org
- Contacts :  alain.guedel@cetiat.fr ; jean.tourret@cetim.fr ;
- Sites des exposants :
    - ACB Engineering : www.acb-engineering.fr
    - Ansys : www.ansys.com
    - Brüel & Kjaer : www.bksv.fr ou .com
    - Capdivia : www.capdivia.com
    - CD adapco : www.cd-adapco.com
    - CIDB : www.infobruit.org
    - Fluent : www.fluent.com ou www.icepak.com
    - G.R.A.S. Sound &Vibration : www.gras.dk
    - Head acoustics : www.headacoustics.com
    - LaVision : www.lavision.de
    - LMS International : www.lmsintl.com
    - 01dB Acoustics & Vibration : wwwO1dB.com ou www.metravib.com
    - Microflown Technologies : www.microflown.com
    - MTS : www.mts.com
    - Numeca International : www.numeca.com
    - Paulstra : www.paulstra-vibrachoc.com
    - Vibratec : www.vibratec.fr

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