Transmission extraordinaire des ondes acoustiques : du concept pour les ondes de volume en régime GHz à l’application pour l’imagerie, par Thibaut Devaux, Laboratory of Applied Solid State Physics Hokkaido University, Sapporo, Japan, invité par Jean-Michel

2018
04
20

Mots Clés :  transmission extraordinaire, imagerie sub-longueur d’onde, microscopie acoustique, ondes de volume, GHz, nano-tube

Concentrer l’énergie des ondes acoustiques dans une région de taille inférieure à la longueur d’onde est un récent sujet d’intérêt dans le domaine des métamatériaux. Une méthode pour y parvenir est le principe de la transmission extraordinaire des ondes, dans lequel une structure résonante est combinée à une ouverture de taille sub-longueur d’onde pour améliorer la transmission de l’onde. Après un bref rappel des travaux existants et des perspectives envisagées dans ce domaine, ce séminaire est articulé autour de deux axes présentants les recherches effectuées sur ce sujet lors de mon post-doctorat à l’Université de Hokkaido au Japon.
La transmission optique extraordinaire (EOT) et la transmission acoustique extraordinaire (EAT) ont déjà montré théoriquement et expérimentalement la possibilité de transmettre une quantité d’énergie supérieure à celle attendue par les seules considérations géométriques. Cependant, cette approche n’a jamais été exploré pour des ondes acoustiques confinées dans une architecture purement solide. La première partie de ce séminaire présente une architecture permettant d’obtenir des caractéristiques d’EAT à des régimes de l’ordre du GHz pour des ondes de volumes. Ce système propose de coupler les résonances acoustiques de Fabry-Pérot à l’intérieur d’un tube de taille nanométrique avec la conversion des ondes longitudinales en ondes de surface à l’interface d’une structure rainurée. A l’aide de simulations numériques, il est possible de montrer une transmission d’énergie jusqu’à ∼340 fois supérieure aux attentes géométriques. En disposant une structure rainurée en aval du tube, il est également possible de modifier la directivité du rayonnement acoustique pour de futures applications en imagerie.
La seconde partie de cet exposé propose d’utiliser le phénomène de transmission extraordinaire acoustique à des fins d’imagerie. Un nouveau prototype de microscope acoustique fonctionnant en champ proche et en régime audible est présenté. Celui-ci exploite les capacités de transmission extraordinaire d’un métamatériau à masse nulle. En utilisant une simple mesure du coefficient de réflexion à l’intérieur d’un tube rempli d’air qui dispose d’une extrémité sur laquelle est disposée une membrane sub-longueur d’onde, nous montrons expérimentalement et numériquement qu’il est possible d’atteindre une résolution en profondeur d’environ 2 fois le diamètre de la membrane et une résolution latérale ∼ 25 fois inférieure à la longueur d’onde émise (λ = 25 cm) à 1400 Hz dans l’air. Les capacités de ce dispositif sont ensuite illustrées avec une application à l’imagerie topographique bi-dimensionnelle. Par ailleurs, les résultats montrent la possibilité d’obtenir une image quantitative d’une surface composée de différents matériaux et ainsi en déduire les informations sur le coefficient de réflexion acoustique de l’échantillon avec une résolution sub-longueur d’onde.

Simulation numérique d’un piano de concert , Patrick Joly, Unité de Mathématiques Appliquées, UMA, Ensta Paris Tech, invité par François Gautier

2018
02
20

Dans cet exposé, je raconterai, un peu comme une histoire, ma collaboration avec Juliette Chabassier et Antoine Chaigne pour la modélisation mathématique d’un piano de concert. J’expliquerai la mise en équations du modèle effectuée à partir d’une description aussi complète que possible de l’instrument, l’étude de la littérature et l’exploitation de résultats expérimentaux. Les principales propriétés mathématiques de ce modèle, en particulier les identités d’énergie, seront présentées. Puis je détaillerai les choix qui sont été faits pour la discrétisation des équations, avec pour but essentiel de garantir la stabilité numérique du schéma numérique et un contrôle optimal des propriétés de dispersion numérique. Plusieurs résultats de simulation numérique seront exposés. Des perspectives de continuation de ce travail seront évoquées.

Désordre et comportement dynamique dans les matériaux. Phénomènes de relaxation., par Nouredine ZEKRI, USTO (Oran), invité par Sohbi Sahraoui

2018
04
02

Même ordonnés, les matériaux présentent toujours des imperfections, qu’ils soient naturels (bois, cuivre, eau etc.) ou bien réalisés par l’homme (super-réseau, nanostructures etc.). Ces imperfections sont soit substitutionnelles (impuretés, alliages, …) ou structurelles (dislocations, amorphisme, …). La réponse aux excitations externes est souvent très influencée par ces imperfections. Dans le cas du transport d’ondes (électroniques, optiques, acoustiques, …), le désordre mène à une transition métal/isolant de type localisation Anderson. Dans le cas du transport de particules ou d’énergie, on parle de diffusion (normale ou anormale). Les phénomènes de croissance obéissent à des lois dynamiques similaires régulés par la rugosité de l’interface. Finalement les phénomènes de relaxations, observés dans tous les domaines combinant le stockage et la diffusion (comme la charge et la décharge d’un condensateur), présentent un comportement non exponentiel à cause du désordre.  
Dans ce séminaire nous nous intéressons à l’influence du désordre sur les phénomènes de relaxation. Ces phénomènes seront abordés dans deux cas différents: les diélectriques (type Debye ou non) et la viscoélasticité (type Zener ou non). Gérés d’habitude par des équations de premier ordre, la présence du désordre conduit à des équations d’ordre fractionnaires. Ces équations semblent correspondre à des phénomènes de relaxations dans des structures de dimension fractale.  Une application à la relaxation des fronts de feu dans le but de déduire la topologie du support sera également discutée comme perspective.

Tunable topological phononic crystals, par Ying WU, Associate Prof. (KAUST), invité par Vincent Tournat

2018
01
23



Evaluation of the biodiesel oxidation stage and characterization of biodiesel blends by spectroscopic methods, par Elton De Lima SAVI, Brésil, invité par Samuel R

2018
05
15

This study showed how the attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR) combined with principal component analysis (PCA) can identify a biodiesel sample at different stages of the oxidative process. The biodiesel samples were prepared using the Rancimat technique, from a commercial biodiesel composed of soybean oil and animal fat. The biodiesel degradation was accelerated maintaining the temperature of the sample at 110°C under constant air flux for different times. Properties such as oxidative stability, density, viscosity, calorific value, gas chromatography and UV/Vis were measured for general characterization. These measures served as support to interpreting the final results, some of them are commonly used in standard analyzes. Infrared absorption spectra were measured using the ATR-FTIR technique. Principal component analysis scores were generated from the spectra by a routine in Mathematica software. Component analysis made it possible to distinguish samples at the initial oxidative stage due to changes in the chemical compounds. This method was fast, accurate, low cost and it did not use chemical inputs. The second part of the work had as objective to determine small amounts of biodiesel in blends diesel / biodiesel, using the thermal lens spectroscopy (LT) with photochemical effect in a dual-beam configuration. The blends were prepared in different concentrations, of standard fuels and commercial fuels. Samples properties such as density, viscosity, calorific value, dn/dT, specific heat, infrared absorption spectrum and UV / Vis were performed as general characterization. Thermal lens spectroscopy was operated with the excitation beam at 476.5 nm and 950 nm. Using the TL theoretical model, considering photochemical effect, it was possible to fit the TL data. Therefore, TL spectroscopy can be an useful method for certifying the quality of biodiesel blends.

Keywords: Biodiesel, PCA, ATR-FTIR, diesel/biodiesel blends, thermal lens spectroscopy.

Propagation acoustique dans les résonateurs cylindriques d’instrument à vent en bois., par Henri Boutin, IRCAM

2018
04
10

Le son des instruments à vent est le résultat du contrôle d’un grand nombre de paramètres. Certains sont contrôlés par l’interprète au cours du jeu, et d’autres sont fixés par le facteur, notamment dans la fabrication du résonateur.

Pour les instruments en bois, dans la tradition occidentale, les facteurs choisissent typiquement des essences de bois dures et denses, de façon à garantir une stabilité géométrique de la perce lorsqu’elle est soumise à de fortes variations d’humidité et de température. Puis ils polissent la surface interne et l’imprègnent d’un mélange d’huile (de lin ou d’amande douce) et d’essence de térébenthine. Cette dernière étape est répétée régulièrement au cours de la vie de l’instrument.

Afin d’étudier l’impact de ces étapes de facture sur l’acoustique du résonateur, cette présentation propose un modèle de propagation dans un tuyau cylindrique à paroi poreuse. Il permet d’estimer le facteur d’atténuation dans la perce ainsi que l’impédance de paroi, à partir de mesures d’impédances d’entrée.

Cette méthode non-intrusive est appliquée à plusieurs tuyaux de différentes essences et directions avant polissage, après polissage, puis après huilage de la paroi interne. Elle permet de rendre compte de l’état de la perce au cours de la fabrication du résonateur et présente pour cela un intérêt significatif pour les facteurs.

les différentes équipes de Recherche du Laboratoire de Mécanique, Modélisation et Production et quelques applications traitées pour les problèmes Acoustiques et Vibro-Acoustique, par Mohamed HADDAR, invité par Jean-Luc R

2018
04
17

Cette conférence consiste à présenter les différentes thématiques du LAboratoire de
Mécanique, Modélisation et Productique (LA2MP) de l’Ecole Nationale d’Ingénieurs de
Sfax, en Particulier la thématique « Comportement dynamique et vibro-acoustique des
systèmes mécaniques et des structures ». Ensuite, une présentation générale des
différentes coopérations internationales avec différents Laboratoires de recherche.
A la fin de cette conférence, deux présentations succinctes seront proposées :
« Caractérisation acoustique des matériaux absorbants à base des déchets agricoles » et
« Modélisation numérique du comportement vibro-acoustique d’une boite de vitesse ».
Ces deux présentations correspondent aux résultats de deux thèses réalisées et soutenues
au sein de notre Laboratoire.

Acoustique des mousses : zoom sur la vibration des films, par Caroline Derec, Univ. Paris-Diderot, invitée par Jean-Michel G

2018
06
12

Des travaux récents ont montré que la propagation d'une onde acoustique dans une mousse liquide présente un comportement complexe qui s'explique en évoquant la dynamique à l'échelle des constituants élémentaires de la mousse, en particulier celle des films de savon qui entourent les bulles. Par ailleurs, nous avons observé que des mousses solides présentent sous certaines conditions une absorption fortement amplifiée lorsqu'elles sont à pores fermés, plutôt qu'à pores ouverts. Les films (liquides ou solides) semblent ainsi jouer un rôle important pour la compréhension de la propagation acoustique dans les mousses, et nous avons développé des expériences se focalisant sur l'étude de la vibration de films isolés. 

- Dans une première expérience, un film de savon liquide est mis en vibration sur un pot vibrant et une onde transverse stationnaire s'établit. Nous avons mesuré expérimentalement et calculé la relation de dispersion complexe de cette onde, afin de décrire les effets inertiel, élastique et dissipatif dominants dans la réponse du film.

- Par ailleurs nous effectuons des mesures en tube d'impédance pour mesurer l'absorption acoustique due à la présence d'un film unique (film liquide ou solide élastique), et par diverses expériences et modélisations, nous cherchons à comprendre l'origine de cette absorption.

Je terminerai par la présentation de la "Danse d'un film de savon", expérience développée dans un objectif de médiation scientifique : un film de savon vertical est installé à l'extrémité d'un tube, dont l'autre extrémité présente un haut-parleur. Lorsque le haut-parleur diffuse un morceau de musique, le film de savon s'anime en rythme selon une dynamique riche et complexe.

 

titre à venir, par Julliette Pierre et Mathis , invitée par Jean-Michel G

2018
09
11

(résumé à venir)