Métamatériaux acoustiques pour applications sous-marines : méthodes d'homogénéisation, optimisation de designs et caractérisation expérimentale

Abstract

Concevoir des revêtements de coque pour la furtivité acoustique des véhicules submergés demeure un défi évoluant constament avec l'amélioration des performances sonar. Les performances à basses fréquences sont particulièrement importantes pour les applications militaires, en raison des propriétés de propagation à longue distance dans l'eau des signaux à basses fréquences. Les métamatériaux acoustiques sont désormais largement reconnus comme des candidats prometteurs pour de tels revêtements. L'objectif de cette recherche est d'étudier les métamatériaux pour des applications sous-marines, de l'analyse théorique à la caractérisation expérimentale.Cette thèse présente des modèles analytiques et semi-analytiques basés sur un formalisme de matrices de transfert pour homogénéiser des structures périodiques. Ces méthodes sont ensuite utilisées dans une approche d'optimisation peu couteuse en temps de calculs pour obtenir des designs de métamatériaux qui répondent à des objectifs en termes de coefficient d'anéchoïsme, de masquage, ou les deux. L'ensemble de cette approche est d'abord réalisée pour des structures multicouches puis étendue aux métamatériaux à macro-inclusions auxquels s'ajoute un degré de complexité. Enfin, des méthodes de mesure pour bassin acoustique sont mises en œuvre et validées. Elles sont ensuite utilisées pour la caractérisation expérimentale de panneaux fabriqués dans le cadre de la thèse.