• Modélisation et optimisation de panneaux immobiles constitués de granules poreuses recyclées

    Ce projet vise à concevoir un absorbant acoustique constitués de matériaux poreux granulaires recyclés (e.g. le verre soufflé ou le mâchefer). Une des applications de ce projet est la réduction du bruit rayonné par les postes de transformation d’électricité. Ces systèmes ont un profil acoustique constitué essentiellement de ton purs aux fréquences harmoniques multiples de 120 Hz difficiles à absorber. Ce projet se définit sous trois étapes :
    1. Modélisation de la structure granulaire non-cohésive dans le but de comprendre les phénomènes de dissipation acoustique et d’optimiser ce matériau par le choix des tailles granules et des paramètres de fabrication. Par la suite, cette démarche sera appliqué en prenant en compte la cohésion de la structure.
    2. Afin d’absorber les basses fréquence, un matériau acoustique doit être épais. Cette deuxième étape consiste à mettre en place une structure qui permette d’allier l’absorption acoustique avec un encombrement réduit.
    3. La dernière étape vise à étendre la plage fréquentielle d’utilisation du matériau dans la mesure où son comportement actuel est de type résonateur.

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  • Développement d’un concept d’isolant éco-acoustique

    Le but de cette étude est de développer un concept d’isolant acoustique à base de matières recyclées. Un matériau de type coupe-son est caractérisé par son indice d’affaiblissement sonore. Plus un matériau est lourd, plus il est isolant. Cependant, un phénomène physique provoque une importante chute de son efficacité à une fréquence précise dépendant de la rigidité spécifique du matériau (i.e. rapport du module d’Young sur la masse volumique). Il devra donc avoir une masse importante tout en ayant un module d’Young adéquat pour éviter ce phénomène.
    Le polyéthylène basse densité linéaire, thermoplastique recyclable de grande consommation, est alors alourdi avec des billes d’acier de grande taille afin d’augmenter la rigidité spécifique du composite résultant. Le composite ainsi formé montre néanmoins une augmentation du module d’Young qui compense l’ajout de masse. Pour limiter cette augmentation, un processus a été effectué sur les échantillons. En conséquence, le module a suffisamment chuté pour atteindre des valeurs inférieures au matériau brut. Un modèle analytique de prédiction du module d’Young en fonction de la fraction volumique de billes d’acier a été également établi. et des simulations acoustiques ont par la suite été effectuées afin d’évaluer leurs performances par rapport aux matériaux usuels (e.g. béton, gypse, verre,…). Les résultats ont démontrés que les composites peuvent parfaitement se substituer aux matériaux utilisés et présentent dans certains cas de meilleurs résultats.

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  • Conception d’un isolant acoustique perméable à l’aide des méta-matériaux

    Le bruit est reconnu comme une source importante de stress, de désagrément et de troubles de la santé. Ce projet de recherche vise à élaborer un dispositif d’isolation acoustique passif et perméable à l’air. Un matériau à la fois isolant sur le plan acoustique et suffisamment transparent sur le plan aérodynamique semble à premier vue difficile à imaginer. Raison pour laquelle nous utilisons les méta-matériaux et leurs propriétés hors-normes.

    Le terme méta signifiant au-delà ou au-dessus, un méta-matériau désigne par conséquent des matériaux dont les propriétés et les capacités dépassent ou surpassent celles des matériaux couramment utilisés (conventionnels et ou naturels) dans un certain nombre de domaines. Concept basé sur la physique ondulatoire, un méta-matériau est généralement défini comme une structure artificielle composée de différents éléments agencés de façon précise et dont la dimension est inférieure à la longueur d’onde, ceci bien sûr dans le but d’obtenir des propriétés hors du commun.

    Le travail de recherche portera dans un premier temps sur une revue des différents types de méta-matériaux et leurs applications possibles. Les dispositifs les plus pertinents feront l’objet d’une étude plus approfondie pour en définir les paramètres importants. Selon le cas de figure, des optimisations indépendantes ou combinées pourront être proposée par la suite. Divers essais seront effectués pour évaluer l’efficacité de ce nouveau type de grille en condition ou non.

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  • Réduction du bruit large bande rayonné par une pale de turbomachine

    Optimiser la géométrie d’une pale de turbomachine et la rendre moins bruyante peut s’avérer délicat dans des situations industrielles où le niveau acoustique devient un critère de qualité et de sélection. Cette étude porte sur le développement d’un outil d’analyse et d’identification des sources acoustiques (les structures cohérentes) sur une surface en mouvement. L’approche acoustique est basée sur l’analogie de FW&H (Ffowcs-Williams & Hawkings) et la technique de la POD (Proper Orthogonal Decomposition).

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  • Modélisation et optimisation des propriétés acoustiques de matériaux fibreux naturels à base de fibres d’asclépiade par l’approche de modélisation multi-échelle et multi-physique

    L’utilisation des matériaux d’origine naturelle, dans un contexte de traitement des bruits sonores, permet de respecter le principe du développement durable. Ce projet a pour but de modéliser et ensuite d’optimiser, par l’approche numérique, les propriétés acoustiques de matériaux constitués par des fibres d’asclépiade dont l’origine est naturelle.
    Afin d’atteindre nos objectifs, les démarches envisagées sont les suivantes :
    (i) Des mesures expérimentales sont réalisées sur des échantillons de matériau réel afin de caractériser des propriétés de la géométrie du matériau à l’échelle locale, c’est-à-dire à l’endroit où les phénomènes de dissipation acoustique se produisent. La reconstruction de la géométrie d’un volume élémentaire représentatif (VER) sera ensuite réalisée en se basant sur les caractéristiques géométriques mesurées.
    (ii) Des modèles de simulation numérique, sur le VER reconstruit, seront réalisés pour résoudre les équations physiques qui gouvernent les phénomènes de dissipation acoustique à l’échelle locale. La résolution des ces équations, en appliquant la technique d’homogénéisation multi-échelle, permet de déduire le comportement acoustique du matériau à l’échelle macroscopique.
    (iii) L’optimisation des propriétés acoustiques du matériau sera ensuite effectuée par la variation des paramètres géométriques du VER, paramètres influençant la simulation numérique.
    (iv) Finalement, la modélisation et l’optimisation seront validées par la comparaison avec des mesures expérimentales de plusieurs échantillons réels.
    L’approche de modélisation numérique multi-échelle et multi-physique est une approche robuste permettant de modéliser et d’optimiser, de façon fiable, les propriétés acoustiques des matériaux fibreux comme ceux constitués de fibres naturelles d’asclépiade.

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  • Conception d’un matériau acoustique à base de fibres naturelles d’asclépiade

    Dans un contexte où les pollutions sonore et environnementale continuent de s’accroître malgré les efforts déployés, ce projet de recherche propose la conception d’un matériau acoustique à base de fibres naturelles possédant un fort potentiel acoustique, la soie d’asclépiade. Produite au Québec, cette fibre permet de respecter les grands principes du développement durable.
    Afin d’exploiter cette fibre à son plein potentiel, les travaux viseront principalement à optimiser les paramètres de fabrication du matériau. Pour ce faire, une revue des différents procédés de fabrication appliqués aux fibres naturelles sera effectuée. Le procédé le plus prometteur sera adapté aux particularités de la fibre d’asclépiade, puis optimisé via un plan d’expérience, ce qui permettra de maximiser l’absorption et l’isolation acoustique du matériau. De par la nature du matériau et du procédé de fabrication, il est attendu que celui-ci présente des caractéristiques propices au thermoformage. Comme un matériau acoustique performant pouvant être thermoformé serait un atout important dans le contrôle du bruit, cet aspect sera pris en compte dans tout le processus afin de le rendre possible. La formabilité du matériau ainsi que son impact sur ses performances acoustiques seront évalués expérimentalement dans cette seconde phase. Finalement, un essai en contexte réel d’utilisation sera mené afin de valider la viabilité et la performance du matériau élaboré.
    Un tel matériau deviendra une alternative de choix afin de contrer les pollutions sonore et environnementale, en plus de contribuer au développement économique du Québec.

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