Proposition d'une alternative au paradigme ondulatoire en Acoustique : les écoulements acoustiques - HAL Accéder directement au contenu
Pré-publication, Document de travail Année : 2017

An alternative to the wave paradigm in acoustics: acoustic flows

Proposition d'une alternative au paradigme ondulatoire en Acoustique : les écoulements acoustiques

Résumé

In this text, we propose to explain why it seems worthwhile to substitute the notion of acoustic flows for that of acoustic waves for the case of propagation in a free field, far from any source. With regard to pressure, density and temperature in the context of the perfect gas hypothesis, we show that while two plane models, differing only in the extension of their wave surface, could constitute a valid local mathematical approximation of the phenomena for these quantities, this is not the case for spherical or cylindrical outgoing wave models or for plane, cylindrical or spherical return wave models. Two other mathematical models of damped waves are presented, which could be discussed in the case of phenomena that a priori favor the use of descriptions in cylindrical or spherical coordinates, even if these two models seem physically paradoxical. For the velocity of fluid particles, as for the scalar potential of velocities, and for acoustic phenomena from a global point of view, we explain why we propose instead to consider potential, compressible, unsteady flows with a velocity of fluid particles that coincides with what is classically called the celerity of sound. On the basis of these proposals, it would seem prudent not to attempt to construct Acoustics using classical second-order wave propagation equations involving forward and backward-traveling waves, even for quantities such as pressure or density, and to consider an alternative approach based on the principle of acoustic flows.
Dans ce texte, on propose d'expliquer pourquoi il semble intéressant de substituer la notion d'écoulements acoustiques à celles d'ondes acoustiques pour le cas de la propagation en champ libre, loin de toute source. S'agissant de la pression, de la masse volumique, ou de la température dans le cadre de l'hypothèse des gaz parfaits, on montre que si deux modèles plans, ne différant que par l'extension de leur surface d'onde, pourraient constituer une approximation mathématique locale valide des phénomènes pour ces grandeurs, par contre, ce n'est pas le cas pour les modèles d'ondes aller sphériques ou cylindriques comme pour les modèles d'ondes planes, cylindriques ou sphériques retour. On expose deux autres modèles mathématiques d'ondes amorties que l'on pourrait discuter dans le cas de phénomènes favorisant a priori le recours à des descriptions en coordonnées cylindriques ou sphériques même si ces deux modèles semblent physiquement paradoxaux. Pour la vitesse des particules fluides comme pour le potentiel scalaire des vitesses, et pour les phénomènes acoustiques d'un point de vue global, on explique pourquoi on propose plutôt de considérer des écoulements potentiels, compressibles, instationnaires avec une vitesse des particules fluides qui coïncide avec ce que l'on appelle classiquement la célérité du son. Sur la base de ces propositions il semble alors prudent de ne pas chercher à construire l'Acoustique en ayant recours aux équations de propagation d'ondes classiques d'ordre deux faisant intervenir des ondes aller et retour, même pour des grandeurs telles que la pression ou la masse volumique, et d'envisager une approche alternative reposant sur le principe d'écoulements acoustiques.
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Identifiants

  • HAL Id : hal-04371494 , version 1

Citer

Laurent Millot. Proposition d'une alternative au paradigme ondulatoire en Acoustique : les écoulements acoustiques. 2017. ⟨hal-04371494⟩
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Dernière date de mise à jour le 26/06/2024
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