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Aeroacoustics of Confined Jets, with Applications to the Physical Modeling of Recorder-Like Instruments

Type

text
 

Genre(s)

monographie
 

Forme(s)

document imprimé
 

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Identification

Titre

Aeroacoustics of Confined Jets, with Applications to the Physical Modeling of Recorder-Like Instruments
 

Nom(s)

Verge, Marc-Pierre (auteur)
 

Publication

Eindhoven, Pays-Bas , Thèse, éd. Technische Universiteit Eindhoven [Eindhoven University of Technology], 1995
 

Description

Sujet(s)

flue instruments   recorders   jet oscillations   acoustique instrumentale   IRCAM   Fluid Dynamics Laboratory of the Eindhoven University of Technology (The Nether lands)
 

Résumé

[FRANCAIS] : L'objectif de ce travail est de développer un modèle physique de fonctionnement des instruments à embouchure de flûte, basé sur une description de l'écoulement dans la bouche de l'instrument. L'approche adoptée dans le cadre de ce travail consiste à représenter les différents mécanismes de production de son par des modèles analytiques simplifiés qui permettent d'obtenir des simulations efficaces dans le domaine temporel. Le fonctionnement de ce type d'instrument est étudié à l'aide de visualisations d'écoulement et de mesures de signaux de pression effectuées sur un petit tuyau d'orgue expérimental. Le travail débute par une description générale du fonctionnement des instruments à embouchure de flûte et de leurs principales caractéristiques. Ceci est suivi d'une étude sur le transitoire d'attaque. Les étapes de la formation du jet sont décrites à l'aide de visualisations d'écoulement. De plus, I'influence de la montée de la pression d'alimentation sur la réponse initiale de l'instrument est expliquée en terme de l'accélération de l'écoulement du jet. Le travail traite ensuite de la modélisation des oscillations du jet en régime stationnaire ainsi que de leur interaction avec le champ acoustique du résonateur. Ce mouvement d'oscillation du jet est représenté, dans le cadre de la théorie des écoulements potentiels, par un saut de pression dans la bouche de l'instrument qui permet d'entretenir les oscillations acoustiques dans le résonateur de l'instrument. La production de bruit par un jet turbulent est ensuite considérée et un modèle simple de source de bruit de turbulence est déduit à partir de spectres de signaux internes de pression. Finalement, ces différents éléments sont combinés en un modèle de simulation numérique basé sur une représentation unidimensionelle de l'instrument. Des résultats de simulation sont présentés et comparés à des mesures. Le modèle permet de simuler en temps réel la réponse acoustique de l'instrument et de reproduire les principales caractéristiques de mesures de signaux internes de pression effectuées sur le tuyau d'orgue expérimental et des flûtes-à-bec. Ce modèle peut donc servir de base pour la synthèse sonore d'instruments à embouchure de flûte. <BR> [ANGLAIS] : The objective of this work is to develop a model of the sounding mechanisms of recorder-like instruments based on a description of the flow in the mouth of the instrument. The approach adopted throughout this work, is to develop simplified models of the complex phenomena involved which allow analytical calculations and efficient time-domain simulations. Flow visualizations and pressure measurements performed on an experimental recorder-like flue organ pipe are used in order to investigate the different sound production mechanisms. A general description of recorder-like instruments is first given with a discussion of their functioning characteristics. This is followed by a study of the attack transient. The steps of the jet formations are described with the help of flow visualizations. The sensitivity of the initial response of the instrument to the steepness of the driving pressure rise is explained in terms of the jet flow acceleration. The problem of the steady-state jet oscillations and their control by the acoustic field from the resonator of the instrument is then treated. The « drive » of the acoustic oscillations by the motion of the jet is represented, within the framework of potential flow theory, by a pressure jump across the mouth of the instrument. Noise production by turbulent jets is then considered and a simple model of turbulence noise is deduced from internal pressure spectra measurements. Finally, these elements are combined into a one-dimensional model of the instrument for numerical simulation. Results are presented and compared to experimental data. The sensitivity of the response of the model to its different parameters is discussed. This model allows real-time simulation of the acoustic response of recorder-like instruments and reproduces many features of the internal acoustic pressure response measured in the experimental flue pipe and recorders. It could therefore be used as a basis for sound synthesis of recorder-like instruments by physical modeling.
 

Localisation

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Identifiant OAI

 

Date de la notice

2006-03-14 01:00:00
 

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