Mesures de la température de l'habitacle, du flux d'air et du bruit pour le confort ultime des passagers à l'intérieur de véhicules de transport

Le confort de l'habitacle est de plus en plus important, outre le fait que les véhicules évoluent sans cesse vers une meilleure technologie de propulsion et un design moderne. La climatisation à l'intérieur de l'habitacle, le bruit et les vibrations doivent être régulés sans perturber le fonctionnement du véhicule. C'est essentiel pour le confort des passagers. Il s'agit de trouver et de conserver le bon équilibre, en tenant compte à la fois des conditions environnementales extérieures et des performances du système HVAC (« Chauffage, Ventilation et Climatisation »).

Quelle est la méthode utilisée à cet effet ?

Pour obtenir un bon équilibre de température, la méthode habituelle consiste à refroidir ou réchauffer l'habitacle. Le défi consiste à empêcher que la température extérieure ne se propage à l'intérieur en passant par la structure. L'habillage du véhicule et la couverture thermique agissent comme un bouclier et le flux d'air de l'habitacle du véhicule se refroidit ou se réchauffe plus ou moins vite, selon la position du système de ventilation. Une fois la bonne température atteinte, il suffit de maintenir une température et un flux d'air uniforme et agréable dans tout le puits de l'habitacle.

Le confort des passagers dépend toutefois aussi de niveaux de bruit acceptables, les mesures des bruits et vibrations jouant un rôle important dans la validation du confort de l'habitacle.

Comment atteindre un confort idéal dans l'habitacle : simulation et essais physiques

Les passagers apprécient un climat uniforme dans tout l'habitacle avec, en prime, des niveaux de bruits acceptables. Les systèmes HVAC gèrent le flux d'air – et par conséquent le chauffage, le refroidissement et l'humidité – sans transmission de bruit si possible. Attendu que le confort répond à certains critères objectifs communs mais est, dans le même temps, très subjectif, les fabricants peuvent personnaliser leurs installations HVAC pour un confort optimal des passagers.

Pour améliorer le climat à l'intérieur de l'habitacle et concevoir le système HVAC idéal, plusieurs mesures doivent généralement être prises dans le cadre des activités R&D et des essais. Une fois un design conçu, la simulation et les essais physiques contribuent à l'analyse des effets d'un système HVAC sur l'environnement de l'habitacle.

Trois méthodes sont essentielles pour concevoir et tester le confort de l'habitacle :

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Comprendre et améliorer le climat dans l'habitacle

Le confort et la santé des passagers sont essentiels pour un design neuf ou retravaillé d'avions ou d'habitacles et compartiments de chemins de fer, et ils garantissent un climat optimal et confortable (flux d'air, température, humidité, pression), un bruit intérieur acceptable, ainsi qu'un air frais et pur favorable à la santé public et au respect des normes CO2.

Pour garantir un climat agréable à l'intérieur de l'habitacle, les systèmes de climatisation (HVAC) doivent tenir compte des variables suivantes :

  • Température et humidité extérieures
  • La lumière directe du soleil affecte les sièges situés côté fenêtre
  • Sources de chaleur dans l'habitacle
  • Flux venant de l'extérieur et passant par la sortie d'air de la climatisation
  • Température et humidité à l'intérieur de l'habitacle, ainsi que leur transmission (en particulier au niveau de la tête et des pieds)

Un équilibre parfait entre tous ces paramètres climatiques et acoustiques constitue à la fois la clé du succès et un élément indispensable à un voyage ou trajet confortable – optimisation du design multi-attribut, avec un minimum de matériaux pour un effet optimal.

Simulation avec mécanique des fluides numérique (« Computational Fluid Dynamics – CFD »

Les simulations numériques des flux d'air, y compris le transfert de chaleur dans les corps solides et la convection autour des structures et des passagers, sont réalisées en couplant les simulations de flux utilisant la CFD avec les calculs FEA (finite element analysis – analyse par éléments finis) pour les aspects thermiques.

Il est possible, sur cette base, de simuler et d'analyser les effets du système HVAC sur l'environnement de l'habitacle, notamment le temps de refroidissement, la transmission de la température dans l'air et les structures, et les vitesses d'écoulement de l'air.

Ces résultats peuvent être utilisés pour analyser les performances du système HVAC et le confort des passagers afin, finalement, d'améliorer le climat de l'habitacle en vue d'atteindre le niveau de confort optimal.

RUAG AG : spécialiste de l'analyse des flux d'air

L'entreprise suisse RUAG, client et partenaire de HBK, fournit et exploite plusieurs souffleries qui enregistrent, traitent et évaluent des données de mesure de haute qualité, à l'aide de produits HBK.

La simulation CFD (« computational fluid dynamics » – mécanique des fluides numérique) et l'analyse des processus physiques viennent compléter la validation des données expérimentales et permettent une analyse détaillée lorsque les essais en soufflerie ne sont pas suffisants. Les simulations numériques couvrent un large éventail d'applications, y compris l'interaction fluide-structure (IFS) dynamique, et sont idéales pour les études préliminaires de configurations.

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Essais physiques de flux thermiques et d'air

Les essais physiques commencent avec le premier prototype d'intérieur d'habitacle à subir un programme d'essais de validation physique.

Cela implique de réaliser certaines expériences dans des chambres climatiques avec simulation de conditions extérieures réelles – par exemple, pour les essais d'avions : hauteurs de vol jusqu'à plusieurs milliers de pieds et température extérieure de -60 °C à +50 °C – avec variation d'humidité, soleil artificiel et modes de fonctionnement du système HVAC.

Lors des essais, des centaines de capteurs sont installés dans un réseau omniprésent dans l'habitacle, destiné à mesurer la température, l'humidité, la pression et le flux d'air, et auquel s'ajoute des caméras IR (infrarouges).

Les essais physiques peuvent durer plusieurs heures, voire plusieurs jours, dans la mesure où l'environnement d'essai (chambre de climatisation) est souvent si vaste que le contrôle et la compensation de la température prend un certain temps.

Le processus d'essai exige un équipement de mesure fiable et stable pour l'acquisition aisée et flexible de données provenant de types de capteurs différents. Afin d'obtenir des données très précises, les essais et les enregistrements sans surveillance doivent être effectués à l'aide de systèmes DAQ qui peuvent résister aux conditions difficiles de la chambre climatique, par exemple le DAQ SomatXR de HBK. Les outils de post-traitement pour les essais avec un nombre élevé de voies contribuent à l'extraction, la visualisation et l'analyse de nombreuses données de mesure.

Analyse acoustique

Le confort de l'habitacle est aussi influencé par les conséquences du bruit et des vibrations. Les cibles et objectifs en matière de niveau général de bruit pour, par exemple, un avion de conception neuve sont définis sur la base de simulations, d'essais physiques, ainsi que de mesures et d'analyses d'habitacles actuels. Les données sont ensuite traduites en niveaux de propulsion, niveaux acoustiques globaux et matériaux d'isolation acoustique utilisés dans le fuselage.

Pour ce qui est du bruit à l'intérieur de l'avion, chaque avionneur possède ses propres directives, au lieu de dispositions ou normes bien établies. Le type de propulsion (turbine à réaction, turbopropulseur, électrique) doit également être pris en compte car la signature acoustique en dépend.

Lors de la modélisation acoustique comme lors d'essais physiques, les ingénieurs doivent comprendre les trajets et la transmission du bruit de la source extérieure vers l'intérieur. Le flux d'air turbulent crée, à l'intérieur, un bruit à large bande qui devient le facteur prédominant. L'isolation est ensuite ajustée pour un compromis idéal entre le bruit, le climat thermique, le poids et le coût. Le spectre est mieux analysé lors des essais au sol, mais il fait également partie des essais en vol.



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Avec les installations HBK, optez pour l'excellence de mesure, de bout à bout.

HBK propose l'installation idéale pour les tests de flux thermiques et flux d'air dans l'habitacle, ainsi que pour l'analyse acoustique. Les systèmes d'acquisition de données haute précision et les logiciels pour une évaluation excellente des données vous aideront à concevoir définitivement le confort idéal à l'intérieur de l'habitacle idéal.

Vos avantages : des mesures précises, la prise en charge d'un nombre illimité de voies – distribuées ou centralisées, et une validation de données performante.

Mesure & Analyse

Intégration de données puissante et flexible : les systèmes d'acquisition de données QuantumX et SomatXR mesurent des milliers de voies avec acquisition et contrôle des données en parallèle.

Le logiciel catman Enterprise peut visualiser et acquérir toutes les données de mesures physiques.
Toutes les données peuvent ensuite être utilisées pour optimiser le système HVAC à l'intérieur de l'habitacle et adapter les modèles de simulation.­

Caméra acoustique

La caméra acoustique HBK, un montage constitué de réseaux de microphones et systèmes LAN-XI DAQ, permet une identification fiable de la source de bruit, des mesures et l'acquisition de données.­

Dépasser les attentes : maintenance et assistance supplémentaires

Notre équipe de maintenance et d’assistance vous aidera pour toutes vos questions relatives aux applications d’essai et de mesure. Notre offre : 

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