Métasurface acoustique par couplage entre résonateurs de Helmholtz pour l'atténuation du son à basses fréquences

Abstract

Les dernières décennies ont vu l'augmentation indésirable de nuisances sonores, surtout aux basses fréquences, dû au fait d'augmentation importantes des sources de bruit lié au développement des activités humaines. Celles-ci exigent des solutions d'isolation innovantes car l'existant s'appuie sur des dispositifs épais qui posent des problèmes d'intégration. La découverte récente des métasurfaces acoustiques représente une réponse adéquate, notamment les structures localement résonantes basées sur des résonateurs de Helmholtz (HR). Ce type de résonateur a gagné en popularité dans la manipulation du son à basse fréquence en raison de la simplicité de son concept et de sa fabrication. L'objectif de cette thèse est de concevoir numériquement et de valider expérimentalement une métasurface acoustique composée d'unités de résonateurs de Helmholtz présentant une épaisseur inférieure à la longueur d'onde, fonctionnant comme isolateur phonique pour les sons à basses fréquences. Pour améliorer l'efficacité de l'isolation, le défi a été d'élargir la bande étroite de la réponse fréquentielle. Ainsi, l'étude s'est concentrée sur l'analyse du comportement des résonateurs de Helmholtz dans les champs proches et lointains, en mettant l'accent sur le couplage des unités HR, ce qui offre de nouvelles possibilités d'absorption aux basses fréquences. En utilisant la méthode numérique des éléments finis avec le logiciel "COMSOL MULTIPHYSICS", l'étude révèle l'importance du couplage inter-unités pour élargir et multiplier les réponses de résonnance et de fait l'atténuation à basse fréquence. Les résultats numériques ont été confrontées à des mesures expérimentales en utilisant des balles de ping-pong comme HR. Cette étude peut ouvrir de nouvelles voies pour de nombreuses applications de la vie quotidienne, telles que le contrôle des effets sonores extérieurs en décorant l'environnement urbain à l'aide de métasurfaces de résonateurs de Helmholtz.