Etude du démarrage du son produit par un instrument de musique thermoacoustique : le thermophone
le : Mardi 12 avril 2016 de 15:40 à 16:00
en A13
Résumé :
On s’intéresse dans cette étude à un instrument de musique particulier, où le son
est produit par effet thermoacoustique. Cet instrument, appelé «thermophone» est
constitué d’un tube en acier doux, verre ou aluminium, de section circulaire ou
rectangulaire, à l’intérieur duquel est positionné judicieusement un «stack»
(empilement de plaques ou grilles métalliques, ou réseau de canaux rectangulaires
en céramique) formant un milieu poreux dont l’une des extrémités est chauffée à
l’aide d’une résistance électrique. Lorsque la température de l’extrémité chaude
devient suffisamment élevée, le thermophone se met à chanter.
Jacques Rémus crée des thermophones depuis plusieurs années, et une
collaboration avec les chercheurs du LIMSI a été initiée dans le cadre d’un
projet Arts et Sciences financé par la Diagonale Paris-Saclay. L’objectif est de
créer un instrumentarium de thermophones, avec une écriture musicale adaptée,
afin de jouer en concert accompagné d’autres instruments ou de faire des
installations sonores spatialisées, éventuellement interactives. Cette étude est
une première étape dans la maîtrise des paramètres dont dépend le contrôle du
thermophone en tant qu’instrument musical.
Un thermophone s’apparente à un moteur thermoacoustique de type ondes
stationnaires particulier : dans sa version actuelle, le gaz utilisé est de l’air
atmosphérique. Le résonateur, ouvert au moins à l’une de ses extrémités pour
rendre le son audible, est dépourvu d’échangeur froid permettant de maintenir un
gradient de température constant dans le stack. Le démarrage du son est le
résultat d’une instabilité thermoacoustique. La théorie linéaire de Rott est
adaptée pour prendre en compte les particularités du thermophone. L’équation de
dispersion est résolue numériquement pour une variété de thermophones existants.
Le seuil de l’écart de température entre les extrémités du stack correspondant au
démarrage ainsi que la fréquence du mode le plus instable sont déterminés et
comparés aux mesures.