ISO TR 11688-2-1998 Acoustics - Recommended practice for the design of low-noise machinery and equipment - Part 2 Introduction to the physics of low-noise desig.pdf

1、 Numro de rfrence ISO/TR 11688-2:1998(F) ISO 1998RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 11688-2 Premire dition 1998-09-01Acoustique Pratique recommande pour la conception de machines et quipements bruit rduit Partie 2: Introduction la physique de la conception bruit rduit Acoustics Recommended practice for the de

2、sign of low-noise machinery and equipment Part 2: Introduction to the physics of low-noise design ISO/TR 11688-2:1998(F) PDF Exonration de responsabilit Le prsent fichier PDF peut contenir des polices de caractres intgres. Conformment aux conditions de licence dAdobe, ce fichier peut tre imprim ou v

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7、s ou du comit membre de lISO dans le pays du demandeur. ISO copyright office Case postale 56 CH-1211 Geneva 20 Tel. + 41 22 749 01 11 Fax. + 41 22 749 09 47 E-mail copyrightiso.org Web www.iso.org Version franaise parue en 2002 Publi en Suisse ii ISO 1998 Tous droits rservsISO/TR 11688-2:1998(F) ISO

8、 1998 Tous droits rservs iiiSommaire Page Avant-propos. iv Introduction v 1 Domaine dapplication 1 2 Rfrences normatives. 1 3 Termes et dfinitions 1 4 Modlisation acoustique 1 5 Rduction du bruit arien et liquidien 2 5.1 Gnration de bruit par dynamique des fluides 2 5.2 Mesures de rduction du bruit

9、9 6 Rduction du bruit solidien 11 6.1 Modle de gnration du son 11 6.2 Sources internes . 16 6.3 Transmission du bruit solidien 20 6.4 Rduction de la transmission du bruit solidien par amortissement . 30 6.5 Rayonnement 33 7 Analyse par des mthodes de mesurage . 38 7.1 Objet de lanalyse 38 7.2 Source

10、s internes . 39 7.3 Chemins de transmission 39 7.4 Rayonnement 40 7.5 Rsum des procdures danalyse des machines existantes au moyen de mthodes de mesurage . 40 8 Analyse par des mthodes de calcul 40 8.1 Objet de lanalyse 40 8.2 Mthodes dterministes. 40 8.3 Mthodes statistiques 43 8.4 Applicabilit des

11、 mthodes de calcul . 43 Annexe A Exemple destimation de lmission de bruit arien dune machine cause par lmission de bruit solidien et arien dun composant . 44 Annexe B Glossaire . 47 Bibliographie 49 ISO/TR 11688-2:1998(F) iv ISO 1998 Tous droits rservsAvant-propos LISO (Organisation internationale d

12、e normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de lISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral confie aux comits techniques de lISO. Chaque comit membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique cr cet effet. L

13、es organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec lISO participent galement aux travaux. LISO collabore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. La tche principale des comits tech

14、niques est dlaborer les Normes internationales. Exceptionnellement, un comit technique peut proposer la publication dun rapport technique de lun des types suivants: type 1, lorsque, en dpit de maints efforts, laccord requis ne peut tre ralis en faveur de la publication dune Norme internationale; typ

15、e 2, lorsque le sujet en question est encore en cours de dveloppement technique ou lorsque, pour toute autre raison, la possibilit dun accord pour la publication dune Norme internationale peut tre envisage pour lavenir mais pas dans limmdiat; type 3, lorsquun comit technique a runi des donnes de nat

16、ure diffrente de celles qui sont normalement publies comme Normes internationales (ceci pouvant comprendre des informations sur ltat de la technique, par exemple). Les rapports techniques des types 1 et 2 font lobjet dun nouvel examen trois ans au plus tard aprs leur publication afin de dcider ventu

17、ellement de leur transformation en Normes internationales. Les rapports techniques de type 3 ne doivent pas ncessairement tre rviss avant que les donnes fournies ne soient plus juges valables ou utiles. LISO/TR 11688-2, rapport technique de type 3, a t labor par le comit technique ISO/TC 43, Acousti

18、que, sous-comit SC 1, Bruit. LISO/TR 11688 comprend les parties suivantes, prsentes sous le titre gnral Acoustique Pratique recommande pour la conception de machines et quipements bruit rduit: Partie 1: Planification Partie 2: Introduction la physique de la conception bruit rduit ISO/TR 11688-2:1998

19、(F) ISO 1998 Tous droits rservs vIntroduction Lobjectif de la prsente partie de lISO/TR 11688 est la rduction du bruit des machines existantes et la rduction du bruit au stade de la conception de nouvelles machines. Il est primordial que les ingnieurs non experts dans le domaine acoustique soient im

20、pliqus dans la pratique de la rduction du bruit. Il est de la plus haute importance que ces ingnieurs aient une connaissance de base en matire de gnration et de propagation du bruit et quils comprennent les principes des mesures de rduction du bruit. RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 11688-2:1998(F) ISO 1998

21、 Tous droits rservs 1Acoustique Pratique recommande pour la conception de machines et quipements bruit rduit Partie 2: Introduction la physique de la conception bruit rduit 1 Domaine dapplication La prsente partie de lISO/TR 11688 traite du contexte physique, des rgles et des exemples de conception

22、bruit rduit donns dans lISO/TR 11688-1 1)et vient lappui dune importante documentation spcialise. Elle est destine tre utilise par les concepteurs de machines et dquipements ainsi que par les utilisateurs et/ou acheteurs de machines et les autorits agissant dans le domaine de la lgislation, ou de li

23、nspection. Les quations indiques dans la prsente partie de lISO/TR 11688 sont destines faciliter la comprhension gnrale de la rduction du bruit. Dans de nombreux cas, elles permettent une comparaison entre diffrentes versions dune conception, mais ne sont pas utilisables pour la prvision de valeurs

24、absolues dmission sonore. Les informations sur les sources sonores internes, les chemins de transmission et les parties dune machine rayonnant du bruit constituent les donnes de base pour la rduction du bruit des machines. Cest pourquoi, des mthodes de mesurage et des mthodes de calcul appropries po

25、ur obtenir ces informations sont dcrites aux articles 7 et 8 et lAnnexe A. 2 Rfrences normatives Voir lISO/TR 11688-1 et la Bibliographie. 3 Termes et dfinitions Voir lISO/TR 11688-1 et lAnnexe A. 4 Modlisation acoustique Pour faciliter la comprhension des mcanismes complexes de gnration et de propa

26、gation du bruit dans les machines et les quipements ou les vhicules (ces derniers tant galement appels machines dans la prsente partie de lISO/TR 11688), il est ncessaire de crer des modles acoustiques simples. Les modles constituent une base pour les mesures de rduction du bruit lors de la phase de

27、 conception. 1) ISO/TR 11688-1:1995, Acoustique Pratique recommande pour la conception de machines et dquipements bruit rduit Partie 1: Planification. ISO/TR 11688-2:1998(F) 2 ISO 1998 Tous droits rservsUne approche universelle consiste faire la distinction entre: les sources internes; les chemins d

28、e transmission lintrieur de la machine; le rayonnement depuis les limites de la machine. Les sources internes et les chemins de transmission peuvent chacun tre rpartis en trois catgories, selon le milieu utilis: arien; liquidien; solidien. Le rayonnement ne concerne que lair. Les Figures 1 et 2 illu

29、strent le principe de la modlisation acoustique. La Figure 1 montre une machine simplifie consistant en un moteur lectrique et une enveloppe comportant une ouverture. Le moteur est la seule source interne. Il gnre du bruit arien et du bruit solidien. Il existe trois chemins de transmission interne:

30、par lair lintrieur de lenveloppe vers louverture; par lair lintrieur de lenveloppe vers les parois de lenveloppe; par les fixations aux parois de lenveloppe. Le rayonnement provient de louverture et des parois de lenveloppe. Ceci est illustr par le schma synoptique de la Figure 2. La puissance acous

31、tique totale mise par la machine est la somme des trois contributions. Une approche systmatique commence par une valuation de limportance relative de ces contributions. Ltape suivante consiste examiner les blocs de la Figure 2 en cherchant les possibilits de rduire la force de la source, la transmis

32、sion et/ou le rayonnement (voir aussi les articles suivants). Il convient que cela seffectue en relation avec les divers aspects du processus de conception (voir lISO/TR 11688-1:1995, Figure 1). 5 Rduction du bruit arien et liquidien Les principes de base de la gnration, de la transmission et du ray

33、onnement du bruit dans lair (ou dautres gaz) et les liquides sont fondamentalement identiques et sont par consquent tudis ensemble dans le prsent paragraphe. Il nexiste quune exception importante: la cavitation. Dans la mesure o il ne se produit que dans des liquides, ce phnomne est examin sparment

34、au point 5.1.3. 5.1 Gnration de bruit par dynamique des fluides Les phnomnes importants gnrateurs de bruit dans les gaz et les liquides sont la turbulence, la pulsation et le choc. Les processus de mcanique des fluides gnrent du bruit si le dbit et la pression varient dans le temps dans un volume li

35、mit de liquide ou de gaz, par exemple dans un coulement turbulent. Ceci entrane une transmission sonore depuis le volume perturb de fluide jusquau milieu environnant. Un exemple classique en est lchappement dair comprim dun orifice. ISO/TR 11688-2:1998(F) ISO 1998 Tous droits rservs 3Lgende 1 rayonn

36、ement du bruit arien par louverture 2 rayonnement du bruit arien par lenveloppe 3 transmission du bruit arien lenveloppe 4 transmission du bruit solidien lenveloppe 5 moteur 6 fixation Figure 1 Machine simplifie pour lillustration de la modlisation acoustique Figure 2 Schma synoptique illustrant la

37、gnration, la transmission et le rayonnement du bruit pour la machine de la Figure 1 Les mcanismes de gnration de bruit associs aux mouvements de fluides peuvent tre lis des proprits de sources sonores lmentaires de caractristiques connues: monoples; diples; quadruples. ISO/TR 11688-2:1998(F) 4 ISO 1

38、998 Tous droits rservs5.1.1 Sources lmentaires Un monople consiste en un changement de volume en phase comme, par exemple, un volume pulsatoire de quelque forme quil soit ou un piston dans une grande surface rigide. Dans le champ lointain, les monoples ont un diagramme de rayonnement sphrique. Le br

39、uit rayonn depuis une source monopolaire peut tre rduit en diminuant la variation temporelle du dbit volumique. EXEMPLE 1 Sorties de moteurs combustion interne, ventilateurs rotatifs piston, compresseurs multitubes, pompes piston, compresseurs piston, torchres. Un diple est le rsultat de forces exte

40、rnes variables dans le temps agissant sur un fluide sans changement de volume, comme, par exemple, un corps rigide oscillant de quelque forme quil soit. Une source dipolaire peut tre remplace par deux sources monopolaires, de force gale en opposition de phase, situes trs prs lune de lautre. Le diagr

41、amme de directivit en champ lointain dun diple est montr au Tableau 1. Le rayonnement dun diple peut tre rduit en diminuant la variation temporelle des forces agissant sur le fluide. EXEMPLE 2 Pices rigides vibrantes de machines, pices de machines avec balourd, conduits, hlices et ventilateurs. Un q

42、uadruple peut tre reprsent par une dformation variable dans le temps dun corps sans changement de son volume ou de sa position. Elle peut tre remplace par deux sources dipolaires, de force gale en opposition de phase, situes trs prs lune de lautre. Le diagramme de directivit en champ lointain est mo

43、ntr au Tableau 1. Le rayonnement dun quadruple est rduit lorsque la dformation variable dans le temps diminue. EXEMPLE 3 coulement turbulent libre dans les soupapes de sret, tuyres djection dair comprim, raccords de tuyauterie. La plupart des sources rencontres dans les machines comportent des aspec

44、ts de plusieurs sources lmentaires. NOTE En raison de la nature stochastique de la turbulence, le spectre sonore est large bande. Un exemple en est lcoulement turbulent dans la zone de mlange dun jet libre, en particulier pour les nombres de Mach Ma 0,8. La dfinition du nombre de Mach est u Ma c = (

45、1) o u est la vitesse de lcoulement; c est la vitesse du son. Le Tableau 1 rsume et illustre les proprits des sources lmentaires. ISO/TR 11688-2:1998(F) ISO 1998 Tous droits rservs 5Tableau 1 Proprits des sources lmentaires Type de source Illustration schmatique Exemples Directivit en champ lointain

46、 Monople Sphre respirante Sirne, compresseur ou pompe piston, chappement de moteur combustion interne, phnomne de cavitation, moteur air comprim, brleur gaz Diple Sphre oscillante Machines lentes (ventilateurs axiaux et centrifuges), obstacles dans un coulement (coulement dcoll), systmes de ventilat

47、ion ou de climatisation, conduits avec coulementQuadruple Deux sphres oscillantes en opposition de phase (deux sources dipolaires) coulement turbulent (zone de mlange dun jet libre), tuyres djection dair comprim, systmes djection de vapeur, soupapes de sret 5.1.2 Influence des principaux paramtres La puissance acoustique rayonne par des sources sonores arodynamiques (par exemple des sources modlises par des sources lmentaires du type monople, diple, quadruple) peut tre approc