La réduction du bruit des réseaux aérauliques industriels est une problématique avec des enjeux techniques et financiers considérables, notamment dans le cas de sections de grandes dimensions (souvent rectangulaires voire carrées) au travers desquelles est transporté un fluide à très haut débit, comme par exemple dans le cas de projets incluant des ventilateurs de grand diamètre (de l'ordre de 10 m pour certaines tours de refroidissement) ou des turbomachines (compresseurs de grande capacité, turbines à combustion même de puissance moyenne) pour ce qui concerne à la fois l'admission d'air et le refoulement / l'échappement des gaz brûlés (selon le cas).
Elle est généralement basée sur la mise en oeuvre de silencieux dissipatifs i.e. avec un garnissage absorbant les sons ayant une efficacité variable dans une bande de fréquence plus ou moins large, qui, dès lors que la mise en oeuvre d'un simple revêtement poreux (à base de mousse, ou de laine de nature variable) en périphérie d'un conduit s'avère ne pas être appropriée à l'objectif acoustique, se présente sous la forme de séparateurs (baffles) entre lesquels circule le fluide, le rapport entre leur épaisseur et celles des voies d'air d'une part et la longueur d'autre part impactant tout à la fois (mais avec des effets antagonistes):
- la performance acoustique qu'illustre (exprimée en dB) la perte par propagation sonore (perte par transmission sonore) ou la perte d'insertion i.e. en relation avec la diminution du niveau de puissance acoustique (pour ce qui concerne le silencieux: entre amont et aval, ou bien entre la configuration "avec" et la configuration "sans")
- la performance aéraulique (aérodynamique) qu'illustre (exprimée en Pa, en daPa, mm de colonne d'eau, voire en millibar selon les habitudes de chacun) la perte de pression totale i.e. la perte de charge
Les calculs de dimensionnement de tels équipements, basés sur des outils de Conception Assistée par Ordinateur (CAO) nécessitent donc une maitrise combinée en termes de propagation sonore dans des conduits et en termes de mécanique des fluides, pour la mise au point de dispositifs constituant le meilleur compromis performanciel dans un contexte donné.
Silencieux conventionnels et silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée: points communs, et conséquences en termes de calculs de dimensionnement acoustique et aéraulique (aérodynamique)
Les silencieux conventionnels et les silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée ont en commun le principe basant leur efficacité - la dissipation - i.e. (à l'échelle microscopique) la conversion d'énergie acoustique en chaleur par friction sur des structures poreuses (parfois complété par un effet résonnant lié à la présence de cavités et de cols et/ou de membranes).
Pour ce qui concerne les éléments absorbant les sons:
- pour les silencieux conventionnels (utilisés depuis des décennies) ils sont (cf. figure 1):
- avec une de leurs dimensions égale à celle du conduit (de section rectangulaire voire carrée)
- tous parallèles entre eux (le fluide circule dans des galeries parallèles)
- pour des silencieux avec séparateurs à orientation alternée (un concept alternatif qui pourrait s'avérer disruptif ?) ils sont (cf. figure 2):
- avec leur plus grande dimension inférieure à celle de séparateurs de silencieux conventionnels
- avec une disposition (pour un même silencieux) telle que l'orientation de la diection correspondant à la plus grande dimension des baffles séparateurs est tantôt parallèle, tantôt orthogonale (le fluide circule dans un ensemble de galeries formant, quant à leur section frontale, un quadrillage)
Figure 1 vue schématique d'un silencieux conventionnel |
Figure 2 vue schématique d'un silencieux avec séparateurs à orientation alternée |
D'une manière générale, pour ces 2 types de silencieux dissipatifs:
- les données d'entrée utiles pour le dimensionnement sont les mêmes [1]
- les principaux facteurs influant sur la performance sont communs:
- les conditions de service (densité et vitesse de passage du fluide)
- la combinaison de paramètres géométriques e.g. épaisseur et écartement du revêtement absorbant les sons, longueur du silencieux
- les propriétés du garnissage absorbant les sons (variables selon la fréquence), combinant souvent milieux poreux[2], surfaçages[3] et protections perforées[4] formant des sous-ensembles en quantité variable (e.g. de 1 à 4) selon le montage considéré (cf. figure 3)
Figure 3 Demi-baffle d'un silencieux à section rectangulaire - structure acoustique multicouche (i.e. combinaison de matériaux) considérée pour la prévision des performances acoustiques de silencieux dissipatifs - C, G, K, O : milieu poreux[2] - D, H, L, P : surfaçage[3] - E, I, M, Q : protection perforée[4] |
Pour l'évaluation de la performance acoustique - qu'il s'agisse de silencieux conventionnels ou de silencieux avec séparateurs à orientation alternée - il faut résoudre des équations de propagation du son d'une part dans les voies d'air du silencieux, et d'autre part dans son garnissage pour permettre l'évaluation de la perte par propagation Da.L (dB) pour un atténiuateur de bruit de longueur L (m) quelconque, avec un même schéma fonctionnel dans le cas d’un matériau absorbant à réaction locale (cf. figure 4).
Fig. 4 Schéma fonctionnel de calcul pour la prévision de la performance acoustique de silencieux dissipatifs dans le cas d’un matériau absorbant à réaction locale ; valable à la fois pour des silencieux conventionnels et pour des silencieux avec séparateurs (baffles) à orientation alternée
Silencieux conventionnels et silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée: différences en termes de calculs de dimensionnement acoustique et aéraulique (aérodynamique)
Les calculs, se rapportant d'une part à des silencieux conventionnels et d'autre part à des silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée, différent du fait même que la simplification que constitue le calcul à une dimension (1-D) de la propagation acoustique qui est fondée pour les premiers pose problème pour les seconds (aux intersections du quadrillage mentionné ci-dessus, ce qui requière une approche 3-D i.e. tridimensionnelle).
Pour ce qui concerne les silencieux conventionnels, le Module 1 du logiciel SILDIS®[5][6] développé par la ressource humaine de ITS dans le cadre de son activité d'ingénierie et d'édition de logiciels couverte par une certification ISO 9001[7] est dédié à la prévision de leur performance acoustique et aéraulique (aérodynamique), faisant l'objet de publications illustrant différentes fonctionnalités[8][9][10][11][12][13][14]:
- avec une section rectangulaire voire carrée e.g. avec des baffles ou circulaire avec ou sans séparateur central
- pour une grande diversité d'applications (avec des fluides - pas nécessairement de l'air - à température ambiantes ou à haute température) aussi bien dans le secteur du bâtiment (e.g. installations de Chauffage Ventilation Climatisation - CVC -) que dans l'industrie, ou encore pour la protection de l'environnement (ventilation de locaux techniques et de capotages de machines et d'équipements pour leur insonorisation, admission d'air et refoulements/échappements de moteurs, de turbomachines)
- pour ce qui concerne l'acoustique: toutes les étapes des calculs du schéma fonctionnel de la figure 4 sont programmées, permettant donc la détermination de la perte par propagation (perte par transmission), de la perte par réflexion, de la correction de by-pass, du bruit propre et - au final - du niveau de puissance acoustique en aval du silencieux ou "avec silencieux" et de la perte d'insertion dynamique
- pour ce qui concerne l'aéraulique (aérodynamique): la perte de pression totale est évaluée au moyen de régressions éprouvées tenant compte de la géométrie amont et aval des séparateurs (baffles), ainsi que de leur longueur et de leur rugosité
Pour ce qui concerne les silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée:
- s'agissant de l'acoustique (à ce jour, sans mentionner les perfectionnements méthodologiques en cours de développement):
- le Module 1 du logiciel SILDIS® mentionné ci-dessus est utilisé pour toutes les étapes de calcul, à l'exception de l'étape [F] du schéma de calcul ci-dessus ; correction de by-pass et perte par de réflexion ne sont toutefois - présentement - pas prises en compte (en pratique: la présence de cloisonnements transversaux des séparateurs, un taux de passage suffisamment élevé et une longueur de silencieux importante atténuent fortement - a fortiori lorsque combinés - l'imprécision découlant de ces simplifications) ; le bruit propre est extrapolé à partir de celui d'un silencieux conventionnel
- un logiciel de calcul par éléments finis (FEM) est utilisé (par la ressource humaine de ITS, qui a investi de longue date dans un tel outil de simulation[15] requis dans le cas de silencieux avec des géométries complexes pour lesquelles le calcul basé sur une approche 1-D - une seule dimension considérée - comme avec le logiciel SILDIS® n'est pas appropriée) pour l'étape [F] du schéma de calcul ci-dessus; un aspect important de la méthodologie est le maillage (cf. figure 6) et au final, les données de sortie sont le niveau de puissance acoustique en aval du silencieux ou "avec silencieux" et la perte d'insertion dynamique, découlant de l'évaluation de la perte par transmission (cf. figure 7)
- s'agissant de l'aéraulique (aérodynamique)
- le Module 11 du logiciel SILDIS® mentionné ci-dessus, créé à dessein, permet l'évaluation de paramètres tels que l'épaisseur de la couche limite visqueuse, ainsi que l'énergie cinétique de turbulence (k) et le taux de dissipation de l'énergie cinétique de turbulence (ε) requis pour des simulations avec le modèle de turbulence (k-ε) - et aussi un paramètre de rugosité reflétant la présence d'une protection perforée du revêtement absorbant les sons (liner) -
- un logiciel de calcul de dynamique des fluides numériques (CFD) est utilisé (par la ressource humaine de ITS, qui a investi de longue date dans un tel outil de simulation[15] requis dans le cas de silencieux avec des géométries complexes pour lesquelles le calcul basé sur des régressions comme avec le logiciel SILDIS® n'est pas approprié); un aspect important de la méthodologie est le maillage (similaire à celui de la figure 6 pour l'acoustique, quoique différent compte tenu de la physique en jeu) et au final, la donnée de sortie est la perte de pression totale (cf. figure 8); en plus, la distribution spatiale des vecteurs vitesse peut être visualisée avec l'outil de simulation dont dispose ITS (cf. figure 9)
Figure 5 Modélisation d'un silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée |
.jpg)
Figure 6 Acoustique - Maillage d'un silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée |
Figure 7 Acoustique - Distribution spatiale du niveau de pression acoustique basant la détermination de la perte par transmission d'un silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée |
Figure 8 Aéraulique (aérodynamique) - Distribution spatiale de la pression basant la détermination de la perte de pression totale d'un silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée (la pression de référence est 101325 Pa) |
Figure 9 Aéraulique (aérodynamique) - Distribution spatiale des vecteurs vitesse pour un silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée |
Le maillage requis d'une part pour les calculs d'acoustique et d'autre part pour les calculs d'aéraulique (aérodynamique) ne sont pas nécessairement les mêmes, ne serait ce que parce que le premier peut souvent être basé sur une taille de cellule de l'ordre de grandeur du demi centimètre (e.g. si l'on considère 1/8 de la longueur d'onde de la fréquence la plus élevée d'intérêt et qu'elle est de 8 ou 10 kHz avec une vitesse du son de 340 m/s) alors que le second doit prendre en compte - notamment avec le modèle de turbulence (k-ε) - la dimension de la couche limite au voisinage de parois (celles du conduit, et celles que sont le revêtement absorbant les sons, et les extrémités transversales - profilées ou non - des baffles séparateurs), dont l'épaisseur - qui dépend de la géométrie de l'arrangement des vides et des pleins et du nombre de Reynolds lié à la viscosité cinématique du fluide, à sa vitesse, et à une dimension caractéristique - est possiblement bien inférieure (pouvant se compter en dixièmes ou centièmes de mm dans certains cas) et requière donc une finesse/qualité de maillage bien supérieure. Cela impacte bien sûr directement les moyens de calculs requis pour les simulations, et les temps de calcul, qui, pour les premiers sont limités (sauf à être un avionneur, un constructeur de fusées ou de sous-marins, ce que ITS n'est pas), et qui, pour les seconds, doivent rester compatibles avec la mise à disposition de résultats de simulation dans des délais compatibles avec le calendrier de projets industriels souvent en mode accéléré.
Pour ce qui concerne l'acoustique (lorsque l'on dimensionne un silencieux), la prise en compte du mode le moins atténué (il y a à peu près un consensus pour considérer qu'il correspond à des ondes planes) constitue souvent, en pratique, l'approche utilisée lorsque la composition modale de la source de bruit devant être atténuée n'est pas connue et dans un certain nombre de cas, les dimensions de la section de conduit devant être considérée pour l'implémentation d'un dispositif de réduction du bruit sont très grandes, avec des sections pouvant se compter en dizaines ou en centaines de m2 e.g. admission ou échappement de turbomachines notamment les turbines à gaz, cheminée de Générateur de Vapeur avec Récupération de Chaleur (GVRC), entrée ou sortie d'air de tours de refroidissement avec ventilateurs de très grand diamètre (pouvant avoisinner 10 mètres) , de bancs d'essais de moteurs d'avion.
Si l'on dispose d'un logiciel de calculs par la méthode des éléments finis (MEF) pour lequel la seule possibilité de considération du mode le moins atténué - pour ce qui concerne la perte par transmission sonore - est, avec une excitation multimodale (égale énergie par mode/égale densité d'énergie par mode), la limitation des dimensions de la section frontale modélisée (auxquelles est liée la fréquence de coupure du conduit qui dépend aussi du nombre de Mach, rapport de la vitesse du fluide à la célérité du son aux conditions de service du silencieux), la prise en compte de la totalité de la section du conduit implique alors une dépendance du résultat de la prévision de la performance acoustique aux dimensions de la section considérée dans un domaine de fréquence d'autant plus étendu que la fréquence de coupure correspondante est basse. Cette problématique existe aussi dans le cas de calculs se rapportant à des silencieux dissipatifs conventionnels (à baffles séparateurs parallèles), mais la prise en compte de plans de symétrie facilite alors la tâche qui est beaucoup plus compliquée dans le cas de silencieux avec baffles séparateurs alternés.
Tout cela concoure en pratique au recours fréquent à des calculs se rapportant à des modèles réduits de silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée, vis-à-vis desquels le choix des caractéristiques est un enjeu majeur, vis à vis de la représentativité des résultats de simulation.
Silencieux conventionnels et silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée: comparaison de la performance acoustique et aéraulique (aérodynamique) - étude de cas
La performance, se rapportant d'une part à des silencieux conventionnels et d'autre part à des silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée, est multifactorielle et avec des effets antagonistes - donc: est par nature complexe - rendant la comparaison délicate au delà de cas particuliers pour lesquels le bien fondé même de la comparaison peut être l'objet de discussions légitimes, selon les vues de chacun.
C'est un fait: le dimensionnement et la mise au point d'un silencieux sont toujours le résultat d'une approche par essais et erreurs, pour trouver un compromis entre notamment dimensions/garnissage, performance acoustique et performance aérodynamique, vis à vis des objectifs de chaque projet.
Ainsi, dans de nombreux contextes, l'ingénieur ou le technicien en acoustique doit envisager, aux fins de les comparer, différentes configurations pour lesquelles (la liste n'étant pas limitative):
- les dimensions de la section frontale et/ou la longueur sont importantes et doivent faire l'objet d'une optimisation (e.g. si l'argument de l'emprise et/ou du poids et/ou du prix est sous-jacent)
- la quantité de matière (pour le remplissage des baffles séparateurs et leurs ossatures) doit être minimisée (e.g. si l'argument du poids et/ou du prix est sous-jacent)
- certaines caractéristiques autres que liées à la performance acoustique de matériaux (pour le remplissage des baffles séparateurs) sont critiques (e.g. laine sans liant en présence d'oxygène pur, laine devant résister à des températures ultra-hautes et/ou des fluides corrosifs) (e.g. si l'argument de la difficulté d'approvisionnement et/ou d'intégration à un cycle de production et/ou du prix est sous-jacent)
- une performance acoustique donnée doit être améliorée ou être assortie d'une meilleure performance aérodynamique
- une performance aérodynamique donnée doit être améliorée ou être assortie d'une meilleure performance acoustique
La diversité de ces situations contribue au fait que l'on ne s'ennuie pas lorsque l'on travaille dans un bureau d'études spécialisé en acoustique, que l'on y effectue des missions d'ingénierie ou des travaux de Recherche et Développement (R&D).
Ainsi, il est possible de comparer la performance d'un silencieux conventionnel et d'un silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée ayant le même taux d'ouverture (ce qui induit alors une épaisseur moindre pour les baffles séparateurs du silencieux conventionnel).
Ou bien il est également loisible aussi de comparer - comme ci-après, dans le contexte d'une étude de cas - la performance acoustique et la performance aérodynamique de 2 silencieux, chacun basé sur l'un des concepts (conventionnels ou avec baffles séparateurs à orientation alternée) qui les différentient, en considérant:
- pour les baffles séparateurs: un même garnissage, une même épaisseur (2d) et une même longueur (L) dans la direction du flux gazeux
- pour les voies d'air: un même écartement i.e. une même distance - supposée unique, ce qui n'est pas obligatoire en général - entre surfaces absorbant les sons parallèles (2h) / entre surfaces absorbant les sons et parois du conduit (h), et un même nombre de Mach M (rapport de la vitesse de passage du fluide à la célérité du son aux conditions de service)
Par exemple, on peut fixer d/h=2, L=1m et M≈0 (ceci est valable même avec un débit non nul lorsqu'une vitesse du son suffisamment élevée est utilisée pour la simulation) pour éviter de considérer l'influence sur la perte de transmission (sonore) de la vitesse du gaz qui est - lorsqu'on compare une disposition conventionnelle et des baffles séparateurs avec une orientation alternée - différente dans les voies d'air si elle est égale à l'entrée du silencieux, et vice versa).
Les autres variables utilisées pour la simulation de la performance acoustique ne sont pas détaillées ici, sachant que lorsque l'on dispose d'un logiciel de calculs par la méthode des éléments finis (MEF) pour lequel la seule possibilité de considération du mode le moins atténué est la limitation des dimensions de la section frontale modélisée, les données d'entrée devant être prises en compte pour permettre l'affichage de données de sortie telles que la perte par transmission (sonore) dans une gamme étendue de fréquence ne correspondent pas nécessairement à des applications pratiques ordinaires. C'est le cas de la simulation présentée ici, et les observations qui suivent n'ont donc pas vocation à être généralisées à l'identique avec certitude à la totalité des situations concrètes pour lesquelles les paramètres (tant géométriques, que se rapportant aux propriétés du garnissage absorbant les sons qu'aux conditions de service) peuvent être très différents de ceux utilisés pour la simulation; cela ne signifie pas pour autant que les tendances observées ici ne sont pas reproductibles dans d'autres circonstances (une étude au cas par cas est recommandée pour évaluer l'étendue exacte des bénéfices de l'utilisation de silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée, même si d'autres observations vont dans le sens de la tendance fournie par l'étude de cas présentée pour ce qui concerne la performance acoustique en basse et moyenne fréquence).
Pour ce qui concerne la performance aéraulique (aérodynamique), la présente étude cas est basée sur des extrémités rectangulaires en amont et en aval du revêtement absorbant les sons et sur une vitesse frontale de 20 m/s (à l'entrée du silencieux, selon l'axe longitudinal); un comportement "lisse" est supposé.
Ce qui ressort de l'étude de cas est que le silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée dispose:
- d'une performance acoustique - dans la bande de fréquence étudiée - similaire à celle du silencieux conventionnel, à l'exception de ce qui concerne la zone fréquentielle correspondant à la performance maximale (en pratique: parfois inutilement élevée, souvent altérée par un surfaçage ou une protection perforée ou diminuée par le bruit d'écoulement i.e. le bruit propre du silencieux)
- d'une performance aéraulique nettement à leur avantage (la perte de charge est approximativement réduite de moitié)
Pour ce qui concerne l'acoustique, la perte par transmission est affichée ci-dessous (cf. figure 10):
La performance acoustique d'un silencieux dissipatif (i.e. dont le principe est basé sur la présence de matériaux absorbant les sons) n'a en général - du fait de la multiplicité de facteurs d'importance variable et ayant des effets plus ou moins antagonistes et du fait de la complexité des phénomnènes en jeu - rien de très intuitif, et, à la différence d'un silencieux conventionnel, pour lequel le paramètre adimensionnel r[16] basé sur la résistivité, l'épaisseur et l'impédance caractéristique est unique, il faut considérer deux directions perpendiculaires entres elles dans le cas de silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée, ce qui peut apparaitre dissuasif vis-à-vis de tentatives d'explication simplistes des causes qui sous-tendent les résultats de la comparaison entre les configurations envisagées; une théorie complète qui engloberait tous les cas de fgures fait présentement défaut - ce vis-à-vis de quoi la possibilité de réaliser des simulations de performance au cas par cas est très utile -.
Figure 10 Acoustique - Perte par transmission comparée d'un silencieux conventionnel et d'un silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée (bsoa) |
Pour ce qui concerne l'aéraulique (aérodynamique), la perte de pression totale est affichée ci-dessous (cf. figure 11)
ΔP = ξ * (1/2 * ρ * Vp2)
avec:
ΔP : perte de pression totale (Pa)
ξ : coefficient lié à la géométrie de l'arrangement de baffles séparateurs
ρ : densité du fluide (kg/m3)
Vp : vitesse de passage du fluide (dans les voies d'air) (m/s)
Pour une vitesse frontale Vf donnée, la vitesse de passage (dans les voies d'air) Vp est, par rapport à celle d'un silencieux conventionnel, inférieure dans le cas d'un silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée (du fait que le taux d'ouverture OAR est supérieur, ce qui peut également - toutes choses égales par ailleurs - influer favorablement sur ξ - aucune relation liant ξ à OAR n'est disponible dans la littérature spécialisée dans le cas d'obstacles ayant la géométrie de baffles séparateurs à orientation alternée: une évaluation par une méthode de Dynamique des Fluides Numérique - en anglais CFD - est requise).
Figure 11 Aéraulique (aérodynamique) - Perte de pression totale comparée d'un silencieux conventionnel et d'un silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée (bsoa) |
Il est à noter que de telles observations, si elles sont transposées à des cas pratiques de réduction du bruit de flux gazeux turbulents (a fortiori très turbulents) ouvre le champ des possibles pour l'insonorisation de turbomachines notamment (pour une turbine à combustion par exemple, la vitesse des gaz à la bride de raccordement en amont de la ligne d'échappement se compte en centaines de kilomètres par heure - et ils sont tourbillonnaires -, la perte de pression totale est en enjeu majeur des dimensionnements de silencieux, et le fait que ces derniers puissent en même temps linéariser le flux gazeux est un aspect tout à fait appréciable).
Silencieux conventionnels et silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée: au global
ITS peut effectuer les calculs de dimensionnement acoustique et aéraulique (aérodynamique) de silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée, pour quantifier la performance et l'optimiser dans tous les contextes.
En matière d'ingénierie et de conseil, le domaine d'intervention de ITS inclue non seulement les simulations avec des outils utilisant la Méthode des Eléments Finis (FEM) et la Dynamique des Fluides Numérique (CFD) mais aussi une assistance pour le choix des matériaux de garnissage des éléments absorbant les sons et la mise au point des systèmes constructifs (selon le contexte).
Les dispositifs d'insonorisation basés sur ce concept ont de bonnes performances, tant pour ce qui concerne la réduction du niveau de puissance acoustique (variable avec la fréquence, mais en général suffisamment élevée) que la perte de pression totale (en général: suffisamment modérée), offrant dans de nombreux cas un très bon (sinon meilleur e.g. lorsque la perte de pression totale est considérablement réduite, avec une atténuation sonore similaire dans une gamme de fréquence étendue) compromis entre réduction du bruit et perte de charge (indissociables pour apprécier la qualité d'un silencieux).
Le garnissage des baffles séparateurs à orientation alternée n'est par ailleurs pas nécessairement limité à un milieu poreux (e.g. laine minérale, laine de verre) avec surfaçage (e.g. tissu) et protection perforée (tôle avec perçages) constituant une structure acoustique unique, mais il peut inclure des revêtements absorbant les sons alternés i.e. dissemblables (asymétriques) ou bien être (en partie) réactif e.g. agissant comme un résonateur i.e. avec une efficacité basée sur la présence d'une membrane ou d'un volume résonant et d'un col, selon des techniques utilisées pour l'amélioration de la performance acoustique de silencieux conventionnels notamment en basse fréquence[17][18][19]; cela accroît les possibilités de conceptions de silencieux adaptés à tous les contextes, avec une performance ajustée à des objectifs plus ou moins spécifiques (selon le niveau d'atténuation souhaité, et la gamme de fréquence d'intérêt), et toujours avec une perte de charge réduite.
En plus, comme les baffles séparateurs ont une dimension transversale inférieure aux dimensions de la section du conduit, les variations dimensionnelles induites par un changement de température brusque (en relation avec le phénomène de dilatation) n'occasionnent pas la fragilité observée (avec parfois des conséquences néfastes quant à la longévité des constructions) dans le cas de silencieux conventionnels pour lesquels l'interface des éléments constituant le garnissage absorbant les sons avec l'enveloppe du silencieux (casing) pose souvent problème, du fait des contraintes thermiques non soutenables.
Pour ce qui concerne les réseaux aérauliques transportant des fluides à haute température, un champ d'application pour les silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée est donc - entre autres - le domaine des systèmes d'échappement de gaz brûlés tel que requis pour les turbines à gaz dont le fonctionnement, a fortiori lorsqu'il est fractionné - e.g. pour équilibrer l'offre et la demande d'électricité, ou s'il s'agit d'installations de secours - soumet les éléments d'un silencieux à rude épreuve, ainsi que les cheminées des Générateurs de Vapeur avec Récupération de Chaleur (GVRC) et les lignes d'échappement de bancs d'essais (e.g. de réacteurs d'avions).
Cette technologie alternative (disruptive ?) peut également être utilisée à des températures de service bien inférieures, notamment à température ambiante e.g. pour des admissions d'air de turbines à gaz, de compresseurs industriels et (a fortiori quand la section frontale est de grandes dimensions et/ou quand le débit volumique est important et/ou quand les objectifs de performance acoustique et aérodynamique sont ambitieux) pour l'aspiration et le refoulement de procédés industriels variés impliquant ou pas le recours à des ventilateurs de grands diamètres (e.g. salles d'essais, locaux techniques, aérocondenseurs).
La sélection des composants du garnissage absorbant les sons des silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée, et la combinaison des paramètres géométriques (épaisseur des baffles, écartement, longueur) conditionne - pour des conditions de services données - la performance acoustique de tels atténuateurs de bruit, et un compromis doit, pour chaque application, être trouvé au cas par cas avec la performance aérodynamique (sans oublier l'influence du bruit propre dû à l'écoulement), selon les objectifs plus ou moins spécifiques de chaque projet: c'est le coeur même du savoir-faire d'ITS.
Par ailleurs, la fabrication (en Europe ou sur d'autres continents) de silencieux avec baffles séparateurs à orientation alternée selon les dimensionnements et spécifications de ITS (pour ce qui concerne acoustique et aéraulique/aérodynamique) peut être réalisée par une société partenaire de ITS - que l'on peut donc aussi solliciter pour la fourniture de tels matériels d'insonorisation -, pour une prise en compte optimisée des autres impératifs techniques (e.g. stabilité mécanique et résistance au stress lié aux variations de température des structures et sous-ensembles, interfaçages et intégration à d'autres constructions, conformité à des règles de dimensionnement et de construction particulières e.g. locales), pour l'approvisionnement de matières premières de premier choix, pour l'implémentation des meilleures techniques de façonnage et d'assemblage à des coûts maîtrisés et pour une gestion de projet fluide dans le respect des délais convenus; il y va de constructions de qualité alliant compétitivité, performance et durabilité, à même de satisfaire les clients les plus exigeants en la matière e.g. dans le secteur de la production d'énergie et ailleurs.
Qu'on se le dise !
[1] cf. Quelles sont les données d’entrée utiles pour le dimensionnement d’un silencieux?
[2] propriétés: résistivité, porosité, tortuosité, longueur caractéristique thermique, longueur caractéristique visqueuse, masse volumique, épaisseur
[3] propriétés: résistance au passage de l’air, masse surfacique, épaisseur
[4] propriétés: porosité, géométrie des perforations, masse surfacique, épaisseur
[6] Sound Impact Limitation Design for Industrial Solutions cf. Conception Assistée par Ordinateur (CAO) : logiciel de calcul SILDIS® pour l’acoustique et l’aéraulique dans le secteur de la construction (au format Excel)
[7] cf. Management de la Qualité
[8] cf. https://www.its-acoustique.fr/fr/actus/booster-performance-silencieux-logiciel-calcul-acoustique
[12] cf. Conception et calculs de silencieux à baffles à haute performance
[15] cf. https://www.its-acoustique.fr/fr/actus/acoustique-aerodynamique-modelisation-element-fini-silencieux
[16] r = σ * d / Z0 avec σ résistivité du medium poreux unique (Nsm-4), d demi-épaisseur du medium poreux unique (m), Z0 impédance caractéristique (Nsm-3) - pour un garnissage non stratifié -
[17] https://www.its-acoustique.fr/fr/actus/booster-performance-silencieux-logiciel-calcul-acoustique