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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

3 - MOYENS DE RÉDUCTION DU BRUIT

4 - LOIS DE SIMILITUDE ET MÉTHODE DE PRÉVISION EMPIRIQUE

5 - MÉTHODES NORMALISÉES DE MESURE DU BRUIT

6 - EFFET D’INSTALLATION ACOUSTIQUE

7 - SIGLES, NOTATIONS ET SYMBOLES

Article de référence | Réf : BM4178 v2

Sources de bruit d’un ventilateur
Bruit des ventilateurs - Méthodes prévisionnelles et de réduction du bruit

Auteur(s) : Alain GUÉDEL

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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KEYWORDS

acoustic   |   fan   |   noise prediction   |   noise reduction

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-bm4178


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1. Sources de bruit d’un ventilateur

1.1 Bruit aérodynamique

Le bruit aérodynamique, dû à l’interaction de l’écoulement avec les pales et les parties fixes du ventilateur, est celui qui nous intéresse en priorité ici car il est prédominant par rapport aux deux autres dans la grande majorité des cas. Nous y revenons de façon détaillée au paragraphe 2.

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1.2 Bruit du moteur électrique

Les moteurs d’entraînement des ventilateurs sont principalement des moteurs à courant alternatif à induction (moteurs AC), monophasés pour les petites puissances et triphasés au-delà de quelques centaines de watts. On trouve également de plus en plus des moteurs à commutation électronique (moteurs EC) qui sont bien adaptés pour faire varier la vitesse de rotation du ventilateur et ont un rendement très supérieur aux moteurs AC aux faibles puissances (P < 1 kW). Cette solution est désormais moins onéreuse que celle d’un moteur AC équipé d’un variateur de fréquence pour modifier la vitesse.

Le bruit du moteur a plusieurs origines (voir par exemple [BM 4 179] Bruit des pompes) :

  • le bruit des paliers ;

  • le bruit du ventilateur de refroidissement, lorsqu’il y en a un ;

  • le bruit magnétique associé aux variations de forces engendrées par la variation du champ magnétique (ou champ d’entrefer) entre le rotor et le stator. Ces forces provoquent des...

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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...

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. 1 Annuaire

    1 Annuaire

    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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