Vibroacoustique : application industrielle de la méthode de caractérisation vibratoire RIFF (application à un chiller)

Résumé et principaux résultats

Cette étude s'intéresse à la conséquence du choix puis de l'utilisation d'un composant jugé vibratoirement performant dans une machine de conditionnement d'air.
Tout d'abord, on sélectionne une machine ayant une (ou des) source(s) vibratoires avérées. C'est le cas d'un groupe refroidisseur de liquide qui est composé essentiellement d'un groupe moto-ventilateur (bruit essentiellement aérien) et d'un compresseur hermétique de fluide frigorifique (bruit à la fois solidien et aérien). On observe qu'à certaines fréquences, l'origine du bruit rayonné dans l'environnement est principalement dû à la source vibroacoustique, le compresseur.
Pour pouvoir disposer de composants plus performants, il faut avoir un moyen de mesurer ses performances. Jusqu'alors, peu (pas) de méthodes ayant un potentiel industriel n'était disponible. La méthode RIFF (Résolution Inverse Fenêtrée Filtrée), développée par l'INSA de Lyon, permet d'accéder à des multiples informations concernant la force et la puissance échangées entre une source vibratoire et son support. Cette méthode est appliquée au compresseur dans de nombreuses configurations (type de montage, type de compresseur) qui conduisent à identifier des cas où l'énergie vibratoire transmise est plus faible ; le composant est alors déclaré plus performant.
Le montage de ces composants performants dans la machine de conditionnement d'air permet de réduire le niveau sonore dans les bandes de fréquences concernées, confirmant que dans ce cas précis, l'utilisation de composants performants conduit à une amélioration des performances de la machine complète.
En outre, pour mieux comprendre le fonctionnement vibroacoustique de la structure réceptrice de ces sources, une modélisation de la machine a été mise en œuvre, en utilisant la méthode "Statistical Energy Analysis". La construction du modèle passe par un certains nombres d'étapes de caractérisation de géométrie, de coefficients de pertes vibroacoustiques et de coefficients d'échanges d'énergie, par des moyens purement expérimentaux ou mixtes avec une modélisation par les Elements Finis. Il s'avère que la validation du modèle met en lumière certaines carences vis-à-vis des hypothèses de base de la méthode SEA, en particulier en ce qui concerne le spectre des sources, la validité aux basses fréquences et finalement le couplage faible. En tout cas, dans les zones fréquentielles où la source vibratoire est prépondérante, le modèle est très probablement inadapté. En revanche, dans d'autres zones où la composante aérienne du bruit est dominante, le modèle fonctionne mais l'intérêt des informations fournies est moindre. On conclut donc que l'outil SEA n'est pas idéalement adapté aux types de sources et structures du domaine du conditionnement d'air ; outil d'analyse au fort sens physique, il permet néanmoins d'accéder à des informations précieuses.

Commissions

Machines thermodynamiques

Thème

Acoustique générale et vibroacoustique

Mots-clés

Acoustique, Climatiseurs, Compresseurs frigorifiques, Modélisation, Méthodes d'essais des matériels, Vibrations

Auteurs

BESSAC François, BOITEUX Lionel, FEUGIER Laurent