Numerical model for the weakly nonlinear propagation of sound through turbulence

When finite amplitude (or intense) sound, such as a sonic boom, propagates through a turbulent atmosphere, the propagation is strongly affected by the turbulence. The interaction between sound and turbulence has mostly been studied as a linear phenomenon, i.e., the nonlinear behavior of the intense sound has been neglected. It has been shown that turbulence has an effect on the perceived loudness of sonic booms, mainly by changing its peak pressure and rise time. Peak pressure and rise time are important factors that determine the loudness of the sonic boom when heard outdoors. However, the interaction between turbulence and nonlinear effects has mostly not been included in propagation studies of sonic booms. It is therefore important to investigate the influence of acoustical nonlinearity on the interaction of intense sound with turbulence

Dépiction et détection : quel rôle pour la notion de ressemblance dans les théories de la photographie ?

Nous voulons montrer que les théories générales de la dépiction et les théories de la photographie diffèrent dans la manière dont elles ont jusqu’à présent mobilisé (ou non) la notion de ressemblance. En insistant sur la différence entre peinture et photographie, et sur la photographie en tant qu’ensemble de produits (les images photographiques) plutôt que sur la photographie en tant que technologie de production d’images, la plupart des théories existantes de la photographie se sont empêchées de comprendre quel est le rôle exact de la ressemblance dans la dépiction photographique. Nous soulignons ce fait et suggérons qu’une distinction entre détection et dépiction est essentielle pour permettre le renouvellement de la philosophie de la photographie.We want to show that the general theories of depiction and the theories of photography differ in the way they have so far used (or not) resemblance. By stressing the difference between painting and photography, and photography as a set of products (photographic images) rather than an image-producing technology, most existing theories of photography have precluded understanding the exact role of likeness in photographic depiction. We emphasize this fact and suggest that a distinction between detection and depiction is crucial to renew the philosophy of photography

Computation of the mean velocity field above a stack plate in a thermoacoustic refrigerator

A numerical simulation of the unsteady flow above one stack plate in a thermoacoustic refrigerator was performed. The second order mean velocity field was computed. Two regions could be distinguished. In the first region, located at the plate extremities, the mean flow is essentially vortical and results from the resonator/plate transition. In the second region, located above the plate, the mean velocity field corresponds to a streaming flow which results from the interaction of the acoustic wave with the plate boundaries. The effects of stack plates spacing on the streaming flow pattern is studied

Simultaneous detection and localization of dim targets in passive sonar

This paper addresses the problem of low SNR targets . The key idea to detect and localize such dim targets is to increase th e integration time . But, for conventional surveillance sonars, integration is limited to a few ten seconds due to the target motion : to over-integrate without compensating for the source motion degrades the detection performance . So, the solution is to take into account the source motion into the detection process, thus yielding an estimation of the target motion parameters . This method called "long-term integration" is described and validated for a narrowband source . Monte-Carlo simulations show a good agreemen t between computed Cramer-Rao bounds and estimated standard deviations related to the source motion parameters for 0 to 6 d B SNR's . Finally at-sea signals demonstrate an actual improvement of long-term integration method over conventional detection an d tracking for a low level narrowband source .Cet article traite du cas des sources faibles en sonar passif de veille panoramique (0 dB en sortie de traitement conventionnel). part du principe que le premier seuil dans la chaîne de détection limite inéluctablement le niveau minimum des sources délectables et donc la capacité que l'on a, par la suite de les localiser et de les identifier acoustiquement. La démarche consiste donc à augmenter le temps d'intégration généralement court (quelques secondes en sonar passif) pour le faire passer à des valeurs de l'ordre de plusieurs dizaines de minutes. Mais on conçoit aisément que cette intégration longue ne peut se faire sans considération sur le mouvement des cibles: il faut intégrer tout en gardant la cible dans le lobe de directivité de l'antenne de réception. On développe donc une méthode d'intégration dynamique qui, en tenant compte du mouvement des sources lors de l'intégration, permet de simultanément les détecter et les trajectographier (i.e. estimer leur vecteur position et leur vecteur vitesse). Après un rappel des principes de traitement utilisés en sonar passif, on formalise la méthode d'intégration dynamique dans le cas d'une antenne passive observant une ou plusieurs sources se déplaçant en mouvement rectiligne et uniforme (MRU). Puis ses performances en estimation (précisions de localisation comparées à la borne de Cramer-Rao) sont établies sur simulation de type Monte-Carlo. Enfin, l'utilisation de signaux enregistrés en mer permet de valider cette méthode d'intégration dynamique par la détection et la trajectographie d'une source non détectable par les moyens classiques, et donc a fortiori non localisable

Caractérisation des vents dans la moyenne atmosphère et basse thermosphère à partir d'observations d'ondes infrasonores

Le Système de Surveillance International (SSI), destiné à vérifier l'application du Traité d'Interdiction Complète des Essais Nucléaire (TICE), est constitué de quatre réseaux de stations : sismologiques, hydroacoustiques, radionucléides et microbarométriques. Ces dernières enregistrent en continu les ondes infrasonores dans la bande de fréquence 0.02-4 Hz. Ces ondes se propagent dans l'atmosphère sur de longues distances à travers les guides résultant de la stratification naturelle des propriétés atmosphériques (température, densité, vents, ...) et représentent une source d'information pour comprendre la dynamique atmosphérique jusque dans la basse thermosphère. L'objectif de cette thèse est d'analyser dans quelle mesure les observations infrasonores peuvent être assimilées dans les modèles atmosphériques.Nous commençons par décrire l'atmosphère et ses mécanismes de circulation ainsi que les différentes techniques d'observations utilisées pour le développement des modèles atmosphériques. L'analyse descriptive de l'interaction des ondes infrasonores avec l'atmosphère permet de mettre en évidence l'intérêt des mesures infrasonores par rapport aux méthodes de mesures conventionnelles. Afin de rendre compte de ce potentiel nous développons un algorithme d'inversion afin d'estimer des paramètres atmosphériques dont le problème direct est traité par une méthode de tracé de rayons. Le développement des formes perturbatives des équations des rayons pour des perturbations du milieu de propagation, et plus particulièrement des paramètres de vents, est décrit en détail. Nous formulons et analysons le problème inverse au travers de différents cas d'études synthétiques visant à mettre en évidence les conditions d'applications de l'algorithme.Les résultats obtenus témoignent de la pertinence de notre approche et montre que l'apport des observations infrasonores peut-être significatif au niveau des altitudes de réfraction de l'énergie acoustique, c'est-à-dire à environ 50 km et entre 100 et 120 km d'altitude.The International Monitoring System (IMS) designed to monitor compliance with the Comprehensive Nuclear Test-Ban Treaty (CTBT) uses four complementary verification methods : seismic, hydroacoustic, radionucleide and microbarometric stations spanning the entire globe. Microbarometric stations record continuously infrasonic waves in the frequency band 0.02-4 Hz. These waves propagate at long-ranges through atmospheric ducts resulting from the natural stratification of atmospheric properties (temperature, density, winds, ...) and represent a valuable information to understand atmospheric dynamic until the lower thermosphere. In this thesis, we seek to determine the possible contribution of infrasound observations for improving current atmospheric specifications.We describe the atmospheric media and its circulation mechanisms as well as the conventional observations used in the development of atmospheric models. A description of the interaction between infrasonic waves and the atmosphere help to understand the interest of microbarometric measurement compared with conventional observations. To highlight this potential we develop an inverse algorithm in order to estimate atmospheric parameters from infrasonic observations. The forward problem is handled by a ray-tracing algorithm. First-order perturbation equation resulting from perturbation of atmospheric properties, and especially wind parameters, are developped and numerically validated. We then analyse the inverse problem through several numerical experiments in order to show the capabilities and limitations of our algorithm.Results show the suitability of our approach and indicate that infrasonic observations can significantly improve current atmospheric specification at the altitudes of acoustic energy refraction, i.e. around 50 km and between 100 and 120 km.LYON-Ecole Centrale (690812301) / SudocSudocFranceF

Interactions écoulement-nuage de bulles de cavitation acoustique

L'impact d'un écoulement bas débit sur la taille d'un nuage de bulles de cavitation acoustique est étudié expérimentalement et analytiquement. Expérimentalement, un nuage de bulles induites par une onde ultrasonore générée par un transducteur piézoélectrique annulaire a été soumis à un écoulement contrôlé à débit contrôlé. Il est observé, pour des débits d'écoulement croissants, une diminution de la taille du nuage de bulles. Analytiquement, il est montré que les positions d'équilibre d'une bulle unique sont impactées par l'écoulement, du fait de la compétition entre la force de Bjerknes de radiation acoustique et la force hydrodynamique due à l'écoulement. Cette compétition entre forces engendre une vitesse critique d'écoulement au delà de laquelle la bulle n'a plus de position d'équilibre et est emportée par l'écoulement

Réflexion d'ondes de choc acoustiques faibles

Des expériences à l'échelle du laboratoire ont été mises en place pour l'étude de la propagation de choc faibles à proximité de parois rigides. Ces ondes sont générées par une source à arc électrique et une méthode optique de type Schlieren est mise en place afin de visualiser les fronts d'ondes incidents ainsi que les schémas de réflexion. Les résultats expérimentaux sont comparés aux résultats issus de simulations numériques basées sur la résolution des équations complètes de Navier-Stokes

Modélisation de la propagation acoustique à moyenne distance du bruit des trains à grande vitesse

Cette étude a pour but d'identifier les paramètres influant sur la propagation acoustique du bruit émis par des trains à grande vitesse (TGV). Une campagne expérimentale est présentée, pendant laquelle des passages de TGV ont été enregistrés à des distances de la voie comprises entre 7,50 et 600 mètres. Des mesures de température et de vent ont également été réalisées pour caractériser les conditions atmosphériques pendant les passages. Les profils moyens de température et de vent sont estimés à partir des mesures à l'aide de la théorie de la similitude. Un modèle de propagation du bruit de TGV est ensuite présenté. Dans une première étape, le train est décomposé en un ensemble de sources équivalentes. Dans une seconde étape, un modèle de propagation analytique est utilisé pour calculer le niveau acoustique au récepteur. Les résultats du modèle sont comparés aux mesures en champ acoustique proche