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Bruit des ventilateurs - Notions de base et types de ventilateurs

Article de référence | Réf : BM4178 v2

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Bruit des ventilateurs - Méthodes prévisionnelles et de réduction du bruit

Auteur(s) : Alain GUÉDEL

Date de publication : 10 avr. 2021

Relu et validé le 29 avr. 2021

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RÉSUMÉ

À la suite de la partie 1 "Bruit des ventilateurs - Notions de base et types de ventilateurs" [BM4177] donnant des définitions et notions de base d'aéraulique et d'acoustique des ventilateurs, cet article rentre dans le vif du sujet en traitant successivement les mécanismes à l'origine du bruit de raies et à large bande des différents types de ventilateurs, les méthodes prévisionnelles et les moyens de réduction du bruit.

Les chapitres sur les lois de similitude acoustique, sur l'estimation empirique du niveau de bruit, sur les méthodes de mesure normalisées et enfin sur les effets d'installation acoustiques peuvent présenter un certain intérêt non seulement pour les fabricants, mais aussi pour les intégrateurs et les utilisateurs de ventilateurs dans les applications les plus diverses.

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ABSTRACT

Fan noise - Noise prediction and reduction methods

Following part 1 "Fan noise - Basic notions and types of fans" [BM4177] giving definitions and basics of aerodynamics and acoustics of fans, this article gets to the heart of the matter by successively addressing tonal and broadband noise generation mechanisms of the different types of fans, prediction methods and means of noise control.

Chapters on the acoustic conversion laws, empirical noise prediction, standardised measuring methods and fan installation effects may be of interest not only to fan manufacturer but also to integrators and end users in various applications.

Auteur(s)

Alain GUÉDEL : Ingénieur Polytech Nancy - Docteur ès sciences - Expert ventilateurs et acoustique au Centre technique des industries aérauliques et thermiques (CETIAT), Villeurbanne, France

INTRODUCTION

Le bruit d’un ventilateur provient en tout premier lieu des phénomènes aérodynamiques instationnaires associés à l’interaction des pales et des parties fixes avec l’écoulement. Selon les types de ventilateurs — qui ont été décrits dans l’article [BM 4 177] — différents mécanismes sont à l’origine du bruit aérodynamique, dont certains sont modélisés moyennant certaines hypothèses. Des méthodes de réduction de bruit adaptées existent. Compte tenu de la complexité du sujet, beaucoup de zones d’ombre subsistent néanmoins dans la compréhension et la prévision du bruit des ventilateurs, étapes nécessaires pour la mise au point de méthodes de réduction de bruit efficaces, notamment du bruit large bande qui contribue souvent de façon prépondérante au niveau de bruit global. Des voies de recherche prometteuses se dessinent dans ce domaine du fait des progrès réalisés en matière de simulation numérique des écoulements stationnaires, mais surtout instationnaires, et de modélisation des sources aéroacoustiques, mais il y a encore beaucoup de chemin à parcourir avant de prévoir avec une bonne précision le spectre de puissance acoustique d'un ventilateur en fonction de sa géométrie et de son point de fonctionnement.

Pour réduire le bruit d’un appareil ou d’un circuit dans lequel est inséré un ventilateur, il ne suffit pas de diminuer le bruit du ventilateur seul, il faut veiller aussi à minimiser l’effet d’installation, qui se traduit le plus souvent par une hausse du niveau sonore. Des méthodes commencent à être opérationnelles pour permettre de prévoir et de réduire cet effet.

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MOTS-CLÉS

Acoustique | ventilateur | prévision du bruit | réduction du bruit

KEYWORDS

acoustic | fan | noise prediction | noise reduction

VERSIONS

Il existe des versions antérieures de cet article :

Version archivée 1 de avr. 2002 par Alain GUÉDEL

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - LIGHTHILL (M.J.) - On sound generated aerodynamically. General theory. - Proc. Royal Soc., A 231, p. 505-514 (1952).
(2) - KEMP (N.H.), SEARS (W.R.) - The unsteady forces due to viscous wakes in turbomachines. - J. Aeronautic. Sci., 22, p. 478-483 (1955).
(3) - HORLOCK (J.H.) - Fluctuating lift forces on aerofoils moving through transverse and chordwise gusts. - ASME J. Basic Engineering, 90, p. 494-500 (1968).
(4) - BLAKE (W.K.) - Mechanics of flow-induced sound and vibration. - Vol. II, chap. 11 et 12, Academic Press (1986).
(5) - KAJI (S.), OKAZAKI (T.) - Axial-flow compressor noise studies. - J. Sound Vib., 1, p. 281-307 (1970).
(6) - AMIET (R.K.) - Acoustic radiation from an airfoil in a turbulent...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

NORMES

Ventilateurs – Essais aérauliques sur circuits normalisés. - NF EN ISO 5801 - 2017
Ventilateurs industriels – Détermination du niveau de puissance acoustique dans les conditions normalisées de laboratoire – Partie 1 : présentation générale. - NF ISO 13347-1 - 2004
Ventilateurs industriels – Détermination du niveau de puissance acoustique dans les conditions normalisées de laboratoire – Partie 2 : méthode de la chambre réverbérante. - NF ISO 13347-2 - 2004
Ventilateurs industriels – Détermination du niveau de puissance acoustique dans les conditions normalisées de laboratoire – Partie 3 : méthodes des surfaces enveloppantes. - NF ISO 13347-3 - 2004
Ventilateurs industriels – Détermination du niveau de puissance acoustique dans les conditions normalisées de laboratoire – Partie 4 : méthode de l’intensité sonore. - NF ISO 13347-4 - 2004
Acoustique. Détermination de la puissance acoustique rayonnée dans un conduit par des ventilateurs et d’autres systèmes de ventilation – Méthode en conduit. - ...

ANNEXES

1 Annuaire

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Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)

ISO/TC 117 « Ventilateurs »

CEN/TC 156 WG17 « Ventilateurs »

EUROVENT PG-FANS

EVIA

Documentation - Formation – Séminaires (liste non exhaustive)

Congrès FAN 2022 :

https://www.fan2022.org/

Laboratoires – Bureaux d’études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)

Laboratoire de mécanique des fluides et d’acoustique de l’École centrale de Lyon :

http://lmfa.ec-lyon.fr

Département de génie mécanique de l’Université de Sherbrooke (Canada) :

https://www.usherbrooke.ca

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Sommaire
Sommaire détaillé

INTRODUCTION

1 - SOURCES DE BRUIT D’UN VENTILATEUR

1.1 - Bruit aérodynamique
1.2 - Bruit du moteur électrique
1.3 - Bruit mécanique

2 - ORIGINE ET PRÉVISION DU BRUIT AÉRODYNAMIQUE

2.1 - Origine
2.2 - Mécanismes générateurs de bruit
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3 - MOYENS DE RÉDUCTION DU BRUIT

3.1 - Hélicoïdes et hélicocentrifuges
3.2 - Centrifuges
3.3 - Tangentiels
- Quiz d'entraînement

4 - LOIS DE SIMILITUDE ET MÉTHODE DE PRÉVISION EMPIRIQUE

4.1 - Lois de similitude
4.2 - Méthode de prévision empirique

5 - MÉTHODES NORMALISÉES DE MESURE DU BRUIT

5.1 - Bruit externe
5.2 - Bruit en conduit

6 - EFFET D’INSTALLATION ACOUSTIQUE

6.1 - Définitions, causes et exemples
6.2 - Effet d’impédance acoustique
6.3 - Effet d’écoulement
6.4 - Exemple de prévision de l’effet d’installation
- Quiz d'entraînement

7 - SIGLES, NOTATIONS ET SYMBOLES

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