Déformation d’une interface eau-air par la force de radiation acoustique en régime transitoire

Félix Sisombat (1) , Thibaut Devaux (1) , Lionel Haumesser (1) , Samuel Callé (1)

1 GREMAN - UMR 7347 - GREMAN (matériaux, microélectronique, acoustique et nanotechnologies)

Lorsqu’un faisceau acoustique rencontre une interface entre deux milieux d’impédance différente, la force de radiation acoustique peut induire une déformation locale de cette interface. Cette force peut être utilisée pour modifier la géométrie de l’interface à distance et en temps réel. Il est alors nécessaire de connaître l’influence des paramètres de contrôle de l’excitation sur les caractéristiques spatiales de la déformée. Cette étude propose d’identifier et de quantifier l’influence des paramètres d’une excitation transitoire par une approche expérimentale et numérique. Un banc de mesure a été développé pour mesurer la hauteur de déformation d’une interface eau-air en utilisant la force de radiation acoustique. Un transducteur de fréquence centrale égale à 1 MHz, de diamètre 38mm et de distance focale 40mm, est immergé dans l’eau afin de focaliser l’énergie acoustique en incidence normale au niveau de l’interface. Les paramètres de contrôle sont le niveau de pression et la durée du train d’ondes émis. La hauteur maximale de la déformation de l’interface au point focal du transducteur est mesurée en utilisant deux méthodes distinctes : i) en utilisant un appareil photo équipé d’un objectif macro ii) en utilisant un capteur de déplacement laser confocal. En parallèle, un modèle numérique basé sur la méthode des éléments finis a été développé pour simuler cette déformation d’interface. Nos résultats montrent une évolution non linéaire de la hauteur de la déformation en fonction de l’amplitude et de la durée de l’excitation transitoire. Les amplitudes mesurées sont cohérentes avec les amplitudes simulées. Dans le cas par exemple d’un train d’onde de 50 cycles et d’amplitude 2.8 MPa, nous obtenons une déformation de l’ordre de 300 μ. La méthode de mesure par le capteur de déplacement confocal permet de suivre l’évolution spatio-temporelle de la déformation et ouvre de nouvelles perspectives d’étude des surfaces programmables en temps réel.

Domaines: Acoustique [physics.class-ph]

Félix Sisombat, Thibaut Devaux, Lionel Haumesser, Samuel Callé. Déformation d’une interface eau-air par la force de radiation acoustique en régime transitoire. 16ème Congrès Français d'Acoustique, CFA2022, Société Française d'Acoustique; Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique, Apr 2022, Marseille, France. ⟨hal-03848391⟩