SCIENTIFIC CONCERTS OR LEARNING ACOUSTICS WITH ARTS

International audienceThis paper presents the concept of "scientific concerts" developed at Le Mans University by two acoustics teachers-researchers and professional musicians, with the collaboration of three professional musicians. This project was born in 2009 and aims to introduce the basic concepts of acoustics by mixing science and arts. The originality and core principle of a scientific concert is to combine projected animations and spoken explanations with real-time experiments and demonstrations that are being given and played by both physicists and musicians. Learning is also eased by alternating musical themes and scientific content. Two different shows have been developed and given either in high schools, in popular science events or in concerts halls welcoming teenagers or general audience. The first show deals with the three main characteristics of a sound (intensity, pitch, timbre), while the second introduces the physics of musical instruments using the principles of elemental resonators like ducts and strings. The presentation will describe the science-to-music back-and-forth process that has been followed so as to achieve this project, including examples of experiments and auditory demonstrations. A quantitative and qualitative assessment of the concerts given in France and Canada will be finally provided

Application de la méthode TLM à la modélisation de la propagation acoustique en milieu urbain

Noise accounts for major societal matter, especially in urban and peri-urban areas where noise sources arising from road trafic are numerous and varied. Based on energetic and geometric models and initially developed for slightly built open-spaces applications, current acoustic prediction softwares are limited for urban and peri-urban areas acoustic prediction (various built and obstacles, moving real noise sources with time varying running speed. . .). The thesis work has consisted in putting forward a time-domain numerical domain for modelling the sound propagation in urban area. Among possible methods, the TLM ("Transmission Line Modelling") method constitute a original approach as it allows to account for complex propagation medium integrating most of physical phenomena brought into play during long range sound propagation (edge diffraction, reflection, steady-state phenomena, geometrical divergence, atmospheric attenuation, micrometeorological effects). However, the bibliographical study has given rise to two main limitations of the method to fully respond to our problematic : realistic boundaries conditions implementation and infinite propagation medium modelling. A generic TLM model has been developed and allows to perform simulations in two and in three dimensions by combining the whole phenomena influencing sound propagation in urban areas. An impedance boundary condition implementation is also proposed. The method consists in approximating the impedance as a sum of first-order linear systems. In addition, the use of a recursive convolution method enables to limit the computational cost of the boundary sound pressure calculation. Many simulations of sound propagation over manifold kinds of absorbing grounds have been performed and successfully compared with analytical solutions. Concerning the modeling of an infinite propagation medium, an anisotropic absorbing layers formulation for limiting the computational domain has also been derived. Finally, a few realistic urban applications (acoustic barriers, vegetalized frontages and at roofs) have been proposed.Le bruit constitue un problème sociétal majeur, en particulier en zones urbaines et périurbaines où les sources de bruit associées au trafic routier sont nombreuses et variées. Les logiciels de prévision acoustique actuels, basés sur des modèles énergétiques et géométriques et développés initialement pour des applications en milieux extérieurs faiblement bâtis, sont donc limités pour la prévision acoustique en milieux urbains et périurbains (présence de bâtis et d'encombrements, sources de bruit réelles mobiles avec un régime de fonctionnement variant dans le temps. . .). Le travail de thèse a consisté à proposer un modèle numérique temporel, adapté à la modélisation de la propagation acoustique en milieu urbain. Parmi les méthodes envisageables, la méthode TLM ("Transmission Line Modelling") constitue une approche originale, puisqu elle permet de considérer des domaines de propagation de géométries complexes en intégrant la plupart des phénomènes physiques mis en jeu lors de la propagation du son sur de grandes distances (diffraction, réflexion, phénomènes stationnaires, divergence géométrique, atténuation atmosphérique, effets micrométéorologiques). Toutefois, l'étude bibliographique a mis en évidence deux limitations majeures de la méthode pour répondre pleinement à notre problématique : l'implémentation de conditions aux frontières réalistes et la modélisation d'un milieu de propagation infini. Un modèle TLM générique a ainsi été développé, et permet de réaliser des simulations en deux ou en trois dimensions en combinant l'ensemble des phénomènes influant sur la propagation du son en milieux extérieurs densément bâtis. Une approche permettant d'implémenter une condition d'impédance aux frontières a également été proposée. La méthode consiste à approcher l'impédance par une somme de systèmes linéaires du premier ordre. L'usage d'une méthode de convolution récursive permet par ailleurs de limiter le coût numérique associé au calcul du champ de pression sonore sur la frontière. Des simulations de la propagation acoustique au-dessus de différents types de sols absorbants ont été réalisées et confrontées avec succès aux solutions analytiques. Concernant la modélisation d'un milieu de propagation infini, une formulation de couches absorbantes anisotropes permettant de limiter le domaine de calcul a également été développée. Enfin, des applications réalistes de problématiques "urbaines" (écrans acoustiques, façades et terrasses végétalisées) ont finalement été proposées.LE MANS-BU Sciences (721812109) / SudocSudocFranceF

Effet d'un contrôle actif sur l' impédance de rayonnement d'un guide

International audienceLe travail réalisé vise a étudier la possibilité de réduire le niveau sonore émis par des guides d'ondes sans trous latéraux rayonnant a leur extrémité. L'objectif est de réduire la puissance rayonnée , et d'en observer l'impact sur l' impédance d' entrée du guide et sur son rayonnement. Le système étudié est composé d'une source primaire (un haut-parleur couplé a un guide d'ondes) et de deux sources secondaires (haut-parleurs) placées a l'extrémité du guide. Le modèle analytique classique de contrôle optimal de la puissance est rappelé. L'ajout d'un retard dans ce contrôle montre qu'il est possible de contrôler la directivité. Avec ou sans retard, le contrôle modifie sensiblement ou significativement, selon le cas, la fréquence et l'amplitude des pics d' impédance, ainsi que l' atténuation de puissance engendrée. Un dispositif expérimental confirme les prédictions analytiques sur l' impédance

Study of the optimal active control of a trombone

In the brass instrument family, the sound can be modified or attenuated using a mute, which is usually inserted in the bell of the instrument. The objective of this paper is to study the principle and the technological feasibility of an active mute using loudspeakers placed in front or around the instrument bell. This mute must reduce the acoustic power emitted by the instrument while avoiding any impact on its playability. At this stage, an optimal control is considered and no real-time controller is implemented. Results show that an active control placed outside the trombone is theoretically feasible and can be efficient to reduce the acoustic power up to 2000 Hz by placing a ring of sources around the bell and a source in front of the trombone. The instrument input impedance is very slightly affected by the control. In accordance with numerical simulations, the experiment showed that placing a control speaker very close in front of the bell of the instrument modifies the pressure field of the instrument in such a way that it allows to obtain a power attenuation greater than the predicted one. The control is technologically achievable but requires a high power for the closest source

First lessons of the Toulouse ammonium nitrate disaster, 21st september 2001, AZF plant, France

International audienceA terrible explosion of ammonium nitrate, killing 30 people, occurred on 21st September 2001, in Toulouse, in AZF plant belonging to Grande Paroisse Company, TotalFinaElf Group. The manufactured chemicals in the plant were mainly ammonium nitrate, ammonium nitrate-based fertilisers and other chemicals including chlorinated compounds. The origins of the accident haven't found yet an agreement among investigators (company, justice). The aim of this paper is to provide abroad an overview of some lessons learnt on that accident, from many perspectives, following the national debates and parliamentary enquiry as well as the various technical accident investigations

Modélisation de la propagation acoustique en milieu urbain : approches ondulatoires

La possibilité de simuler et de prévoir les ambiances sonores urbaines, objet d’une demande croissante des pouvoirs publics et des collectivités, suppose, du fait de la complexité du problème, un travail en amont de description et de quantification des phénomènes physiques mis en jeu dans la propagation du son en milieu urbain. A cette fin, nous développons plusieurs modèles reposant sur une description ondulatoire de la propagation, liant les propriétés acoustiques du milieu urbain à ses principales caractéristiques : une forte densité du bâti, l’ouverture des rues vers le ciel, la géométrie complexe des façades, l’hétérogénéité de l’air comme milieu de propagation, et la morphologie globale d’un quartier. Deux formulations sont décrites dans la présente communication, chacune reposant sur une description originale de la rue comme un guide d’ondes ouvert : une méthode multimodale et une approximation unidirectionnelle de l’équation d’ondes

Micrometeorological effects on urban sound propagation: A numerical and experimental study

International audienc

Lead from Notre-Dame Fire Plume Caught 15 km from Paris

International audienceThanks to the use of filters collected daily in the west of Paris, we confirm the passage of the lead-laden plume following the fire on the roof and spire of Notre-Dame Cathedral in April 2019. The measured concentrations on the filter (Pb = 1.4 μg m–3), scanning electron microscopy and Hysplit simulation, correspond to an estimate of a few hundred kilograms of lead that would have been volatilized and then oxidized in the form of micronic and submicronic aerosols. The concentrations found in the plume are, however, much lower than those found in the environment in the 1980s and 1990s but are 100 times higher than those found in times prior to and after the fire. The isotopic signature of the plume is almost identical to that of the fine Pb dust found inside the Notre-Dame building. It is different from the isotopic signature of the Parisian atmosphere before and after the fire, but it is similar to that of the atmospheric Pb legacy recorded by peat cores over the last 300 years in France. The presence of very fine lead-bearing particles makes them potentially transportable over long distances after large urban fires. Our study shows the value of daily aerosol sampling to retrospectively trace the plumes of air pollutants from industrial accidents but also from historical monument fires such as Notre-Dame in 2019