ETUDE EXPERIMENTALE DU CHAMP DES VITESSES A L'EMBOUCHURE D'UN TUYAU SONORE EXCITE A DE FORTES AMPLITUDES

Résumé
En acoustique linéaire, les lignes de courant étant indépendantes du temps, la mesure des vitesses ne présente pas de difficulté. Par contre, pour de fortes amplitudes sonores, les lignes de courant dépendent de l'instant considéré de la période : compte tenu des conditions aux limites imposées, des phénomènes de décollements instationnaires, de jets pulsatoires, de turbulence, peuvent apparaître. Il est alors intéressant d'étudier le champ des vitesses statistiquement en chaque instant de la période. Une telle étude a été effectuée à l'embouchure d'un tuyau sonore : on observe pour des amplitudes excitatrices croissantes un décollement instationnaire qui dégénère ensuite en "sillage" turbulent instationnaire. On remarque de plus dans ce dernier cas, qu'à partir d'une distance de l'embouchure de l'ordre d'un à deux diamètres, l'écoulement s'est transformé en un jet quasi-permanent. Les vitesses ont été mesurées selon les zones de l'écoulement, soit par anémométrie à fil chaud, soit par anémométrie à laser utilisant une cellule de Bragg et un compteur de fréquences. L'étude statistique a nécessité la mise en oeuvre d'un programme d'acquisitions conditionnelles de données sur ordinateur. On a ainsi obtenu pour différentes amplitudes excitatrices, le champ statistique des vitesses et des fluctuations de vitesse en chaque instant de la période.

Abstract
In linear acoustics, streamlines do not depend on time, so measuring velocities is not difficult. But for large acoustic amplitudes streamlines are depending on time : according to the imposed boundary conditions, not stationary separations, pulsatory jets and turbulence may appear. It is then interesting to study the velocity field statistically in every instant of the period. Such a study has been done at the entrance of an acoustic pipe : with growing amplitudes it appears a not stationary separation which becomes a not stationary turbulent "wake". In this last case, and at a distance of the entrance of the pipe equal to one or two diameters, the flow is transformed into an almost permanent jet. According to the different parts of the flow, the velocities have been measured either with hot-wire anemometer or with laser anemometer using a Bragg cell and a frequency counter ; the statistical study has been done by means of conditional data acquisitions and processing using a computer. For different amplitudes, the statistical velocity and fluctuations velocity fields have been obtained in different instants of the period.