Publications dans des revues à comité de lecture

1. F. Coulouvrat and R. Marchiano. Nonlinear Fresnel diraction of weak shock waves. J. Acoust. Soc. Am., 114:1749-1757, 2003, http://dx.doi.org/10.1121/1.1610454
   

2. R. Marchiano, F. Coulouvrat, and R. Grenon. Numerical simulation of shock wave focusing at fold caustics, with application to sonic boom. J. Acoust. Soc. Am., 114 :1758-1771, 2003, http://dx.doi.org/10.1121/1.1610459
   

3. R. Marchiano, J.-L. Thomas, and F. Coulouvrat. Experimental simulation of supersonic superboom in a water tank : nonlinear focusing of weak shock waves at a fold caustic. Phys. Rev. Let., 91(18) :184301(1-4), 2003, https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.91.184301
   

4. J.-L. Thomas and R. Marchiano. Pseudo angular momentum and topological charge conservation for nonlinear acoustical vortices. Phys. Rev. Lett., 91(24) :244302{(1-4), 2003, https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.91.244302
   

5. R. Marchiano, F. Coulouvrat, and J. L. Thomas. Nonlinear focusing of acoustic shock waves at a caustic cusp. J. Acoust. Soc. Am., 117(2) :566-577, 2005, http://dx.doi.org/10.1121/1.1841551
   

6. R. Marchiano and J. L. Thomas. Synthesis and analysis of linear and nonlinear acoustical vortices. Physical Review E, 71, 2005, https://doi.org/10.1103/PhysRevE.71.066616
   

7. S. Baskar, F. Coulouvrat, and R. Marchiano. Nonlinear reflection of grazing acoustic shock waves : unsteady transition from von Neumann to Mach to Snell-Descartes reflections. J. Fluid Mech., 575: 27-55, 2007, https://doi.org/10.1017/S0022112006003752
   

8. R. Marchiano, F. Coulouvrat, S. Baskar, and J. L. Thomas. Experimental evidence of deviation from mirror reflection for acoustical shock waves. Physical Review E, 76(5), 2007, https://doi.org/10.1103/PhysRevE.76.056602
   

9. L. Ganjehi, R. Marchiano, F. Coulouvrat, and J. L. Thomas. Evidence of the wave front folding of sonic boom by a laboratory scale deterministic experiment of shock waves in a heterogeneous medium. J. Acoust. Soc. Am., 124(1) :57-71, July 2008, http://dx.doi.org/10.1121/1.2832621
   

10. R. Marchiano, F. Coulouvrat, L. Ganjehi, and J. L. Thomas. Numerical investigation of the properties of nonlinear acoustical vortices through weakly heterogeneous media. Physical Review E, 77:016605, 2008, 10.1103/PhysRevE.77.016605
    

11. R. Marchiano and J.-L. Thomas. Doing arithmetic with nonlinear acoustical vortices. Phys. Rev. Lett., 101 :064301, 2008, https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.064301
    

12. T. Brunet, J.-L. Thomas, R. Marchiano, and F. Coulouvrat. Experimental observation of azimuthal shock waves on nonlinear acoustical vortices. New Journal of Physics, 11(013002), 2009, http://iopscience.iop.org/1367-2630/11/1/013002
    

13. A. Dipenkar, R. Marchiano, and P. Sagaut. Trajectory of an optical vortex in atmospheric turbulence. Phys. Rev. E, 80:046609 2009, https://doi.org/10.1103/PhysRevE.80.046609
    

14. A. Deneuve, Ph. Druault, R. Marchiano, and P. Sagaut.A coupled time-reversal/complex differentiation method for aeroacoustic sensitivity analysis: towards a source detection procedure. J. Fluid Mech., 642, p181-212, 2010, https://doi.org/10.1017/S0022112009991704
    

15. R. Marchiano. A detailed analysis about penumbra caustic , J. Acoust. Soc. Am., 127 (4), 2129-2140, 2010, http://dx.doi.org/10.1121/1.3298432
    

16. T. Brunet, J. L. Thomas, and R. Marchiano. Transverse shift of acoustical vortices and sub-diffraction-resolution. Phys. Rev. Lett, 105:034301, 2010, https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.105.034301
    

17. R. Fernando, Y. Druon, F. Coulouvrat and R. Marchiano, Nonlinear waves and shocks in a rigid acoustical guide,  , J. Acoust. Soc. Am., 129 (2), 604-615, 2011, http://dx.doi.org/10.1121/1.3531799
    

18. F. Dagrau, M. Rénier, R. Marchiano, and F. Coulouvrat. Acoustical shock wave propagation in weakly heterogeneous media : a numerical simulation beyond the parabolic approximation.J. Acoust. Soc. Am., vol. 130, no 1, p 20, 2011, http://dx.doi.org/10.1121/1.3583549
    

19. D. Baresch, J.-L. Thomas, R. Marchiano, "Three-dimensional acoustic radiation force on an arbitrary located elastic sphere", J. Acoust Soc. Am., vol 133, no.1, pp.25-36, (2013), http://dx.doi.org/10.1121/1.4770256
    

20. Ph. Druault, R. Marchiano, P. Sagaut, "Localization of aeroacoustic sound sources inviscous flows by a time reversal method", J. Sound and Vib, vol.15, no 15, pp 3655-3669 (2013), http://dx.doi.org/10.1016/j.jsv.2013.02.006
    

21. D. Baresh, J.-L. Thomas, R. Marchiano, "Spherical vortex beams of high radial degree for enhanced single-beam tweezers", J. App. Phys, 113, 184901, (2013), http://dx.doi.org/10.1063/1.4803078
    

22. E. Gaudard, Ph. Druault, R. Marchiano, F. Van Herpe, "About the POD application for separating acoustic and turbulent fluctuations from wall pressure synthesized field", I. J. A. D., vol. 4, no. 1-2, (2014), http://dx.doi.org/10.1504/IJAD.2014.057805
    

23. L.-J. Gallin, M. Rénier, É. Gaudard, T. Farges, R. Marchiano and F. Coulouvrat, "One-way approximation for the simulation of weak shock wave propagation in atmospheric flows,", J Acoust. Soc. Am, vol. 135, p 2559-2570 (2014), http://dx.doi.org/10.1121/1.4869685
    

24. C. Vanwynsberghe, R. Marchiano , F. Ollivier , P. Challande , H. Moingeon, J. Marchal, « Design and implementation of a multi-octave-band audio camera for realtime diagnosis », Applied Acoustics, vol. 89, p281-287, (2015), http://dx.doi.org/10.1016/j.apacoust.2014.10.009

25. H. Gutierrez-Hernandez, P.L. Rendon, R. Marchaino, « Theoretical study of the generation of screw dislocations for Rayleigh and Lamb waves in isotropic solids », Wave Motion, Vol 62, Pages 55–62, 2016, http://dx.doi.org/10.1016/j.wavemoti.2015.12.001
    

26. D. Baresch, J.-L. Thomas, and R. Marchiano, “Observation of a Single-Beam Gradient Force Acoustical Trap for Elastic Particles: Acoustical tweezers,” Phys. Rev. Lett. 116, 024301 (2016)

27. C. Vanwynsberghe, P. Challande, J. Marchal, R. Marchiano, and F. Ollivier « Robust and passive geometric calibration of large arrays and application to acoustical imaging », J. Acoust. Soc. Am. 139, 1252 (2016); http://dx.doi.org/10.1121/1.4944566

28. L-J. Gallin , T. Farges , R. Marchiano , F. Coulouvrat , E. Defer , W. Rison , W. Schulz “Statistical analysis of natural lightning reconstructed from thunder records over an acoustic array », Journal of Geophysical Research, vol 121, Issue 8, p 3929-3953 (2016) http://dx.doi.org/10.1002/2015JD023745

29. A. Luca, R. Marchiano, and J.-C. Chassaing, « Numerical Simulation of Transit-Time Ultrasonic Flowmeters by a Direct Approach », IEEE TRANSACTIONS ON ULTRASONICS FERROELECTRICS AND FREQUENCY CONTROL, vol 63, Issue 6, p 886-897, (2016) https://doi.org/10.1109/TUFFC.2016.2545714

30. J.-B. Doc, J.-M. Conoir, R. Marchiano and D. Fuster, " Nonlinear acoustic propagation in bubbly liquids: multiple scattering, softening and hardening phenomen", J. Acoust. Soc. Am. 139, 1703 (2016); http://dx.doi.org/10.1121/1.4945452

31. E. Gaudard, Ph. Druault, R. Marchiano and F. Vanherpe "POD and Fourier analyses of a fluid-structure-acoustic interaction problem related to interior car noise", Mechanics and Industry, (2017) http://dx.doi.org/10.1051/meca/2016027

32.  J.-L. Thomas, R. Marchiano and D. Baresch,  "Acoustical and optical radiation pressures and the development of single beam acoustical tweezers", Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, In press, (Available online 10 January 2017: http://dx.doi.org/10.1016/j.jqsrt.2017.01.012)

33.  S. Bousabaa, J. Bulté, D.-C. Mincu, R. Marchiano, F. Ollivier, "Sparse Green’s Functions Estimation using Orthogonal Matching Pursuit Algorithm: Application to Aeroacoustic Beamforming", AIAA Journal, Volume: 56 Issue: 6 Pages: 2252-2270, 2018,  http://dx.doi.org/10.2514/1.J056285
    

34. B. Tripathi, A. Luca, S. Baskar, F. Coulouvrat, R. Marchiano, "Element centered smooth artificial viscosity in discontinuous Galerkin method for propagation of acoustic shock waves on  unstructured  meshes", Journal of Computational Physics, (2018), https://doi.org/10.1016/j.jcp.2018.04.010 
35. D. Baresh, J.-L. Thomas, R. Marchiano, "Orbital Angular Momentum Transfer to Stably Trapped Elastic Particles in Acoustical Vortex Beams", Phys. Rev. Lett. 121, 074301 (2018)   https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.074301
36. B. Tripathi, S. Baskar, F. Coulouvrat, R. Marchiano, "Numerical observation of secondary Mach stem in weak acoustic shock reflection,"  J. Acoust. Soc. Am. (Vol.144, No.2) (2018) https://doi.org/10.1121/1.5050667
37. A. Lacroix, T. Farges, R. Marchiano, F. Coulouvrat, "Acoustical Measurement of Natural Lightning Flashes: Reconstructions and Statistical Analysis of Energy Spectra", J. of Geophysical G Research-Atmospheres Volume: 123 Issue: 21 Pages: 12040-12065 (2018), http://doi.org/10.1029/2018JD028814
38. D. Luquet, R. Marchiano, F. Coulouvrat, "Long range numerical simulation of acoustical shock waves in a 3D moving heterogeneous and absorbing medium", Journal of Computational Physics, Volume: 379   Pages: 237-261, (2019), https://doi.org/10.1016/j.jcp.2018.11.041

39. C. Vanwynsberghe, P. Challande, F. Ollivier, J. Marchal, R. Marchiano, "Geometric calibration of very large microphone arrays in mismatched free field", J. Acoust. Soc. Am. (Vol. 145, No.1) (2019), https://doi.org/10.1121/1.5083829

40. A. Rohfritsch,J.-M. Conoir, R. Marchiano,T. Valier-Brasier, "Numerical simulation of two-dimensional multiple scattering of sound by a large number of circular cylinders ", J. Acoust. Soc. Am., Volume 145 Issue 6 (2019), https://doi.org/10.1121/1.5110310
41. A. Lacroix, F. Coulouvrat, R. Marchiano, T. Farges, J.‐F. Ripoll, "Acoustical energy of return strokes: a comparison between a statistical model and measurements", Geophysical Research Letters, (2019), https://doi.org/10.1029/2019GL085369
42. D. Zhao, J.-L. Thomas, R. Marchiano, "Computation of the radiation force exerted by the acoustic tweezers using pressure field measurements", J. Acoust. Soc. Am., Volume 146 Issue 3 (2019), https://doi.org/10.1121/1.5126095
    

Les activités de recherche que je mène au sein de l'équipe MPIA (Modélisation, Propagation et Imagerie Acoustique) de l'Institut Jean le Rond d'Alembert  ont pour objet central l'acoustique et particulièrement les phénomènes non linéaires. Les manifestations des phénomènes non linéaires en acoustique sont nombreuses et diverses. Je m’intéresse particulièrement à trois types de non-linéarités : (i) les non-linéarités apparaissant lors de la propagation (de la génération d’harmoniques à la formation d’ondes de choc acoustique), (ii) la génération et la propagation d’ondes acoustiques dans les écoulements (notamment le problème de la localisation des sources aéroacoustiques), (iii) les interactions non-linéaires des ondes élastiques avec le milieu (pression de radiation, écoulements induits, diffusion multiple non-linéaire).

J’aborde à la fois des problèmes fondamentaux et appliqués. Les domaines d’application sont très variés : l’aéronautique pour la propagation d’ondes de choc (bang sonique généré par les avions supersoniques), la réduction des nuisances sonores dues aux transports aériens et automobiles (pour l’imagerie des sources aéroacoustiques), ou encore la manipulation sans contact (réalisation d’une pince acoustique par pression de radiation), etc …

D’un point de vue méthodologique, j’ai recours principalement à la modélisation et à la simulation numérique mais avec le plus de confrontation possible avec l’expérimentation.

Propagation d'ondes de choc acoustiques

La propagation des ondes acoustiques de forte amplitude est non linéaire. En effet, lors de la propagation, on observe l’apparition d’harmoniques des fréquences présentes dans le signal source. Cela engendre une déformation du signal temporel qui peut conduire à l’apparition d’ondes de choc. Le mécanisme physique est bien connu mais sa simulation numérique est encore difficile dans des configurations où le milieu de propagation est hétérogène (célérité du son variable ou écoulements) et la distance de propagation est grande. Je m'intéresse plus particulièrement à la propagation d’ondes de choc dans les écoulements. Cela se produit lorsque des sources d’ondes sonores intenses existent dans des milieux en mouvement. Ces sources peuvent être anthropiques, comme la détonation balistique produite par les avions supersoniques (bang sonique) ou le Buzz Saw Noise, ou naturelles comme le tonnerre. Après un premier modèle 2D développé par L. Gallin pendant sa thèse (soutenue en 2014), une version 3D a été développée dans le cadre de la thèse de D. Luquet (soutenue en 2016) financée par le contrat européen ATTLAS II et une demi bourse DGA. Il s’agit du code FLHOWARD (FLow and Heterogeneous One Way equation for the AppRoximation of Diffraction).

Aéro-acoustique

Mes activités de recherche en aéroacoustique se déclinent en deux activités principales : le développement de modèles numériques pour simuler la propagation d’ondes acoustiques dans des écoulements (il y a donc une continuité avec la partie précédente sur la propagation non linéaire) et la résolution de problèmes inverses, consistant essentiellement à retrouver des sources acoustiques à travers des écoulements.

La localisation de sources est un des problèmes ouverts majeurs en aéro-acoustique. Nous avons mis au point une méthode numérique permettant de localiser les sources aéro-acoustiques produites par un écoulement turbulent. Pour cela nous avons utilisé un code de calcul basé sur les équations d'Euler (approche directe) en conjonction avec le retournement temporel et la différentiation complexe. Nous avons ainsi montré qu'il est possible de localiser les zones de génération de son dans différentes configurations comme l'injection de masse volumique au sein d'un écoulement cisaillé ou comme la production de son au sein d'une couche de mélange plane.

MegaMicros: système protéiforme de 1000 microphones

Nous avons développé une antenne de 1000 microphones et de son système d’acquisition et de traitement a été réalisé. Ce développement a été un élément structurant de l’équipe ces dernières années. Il s'agit d'un dispositif unique par ces capacités et sa souplesse. Il permet d’envisager la résolution de différents problèmes inverses. Ainsi, plusieurs projets ont vu le jour grâce à cette technologie : imagerie en milieu urbain (Chaire d’excellence Mouvie - thèse de R. Leiba), imagerie dans les écoulements (cf ci-dessus), calibration géométrique automatique (thèse de C. Vanwynsberghe), etc ...

Interactions non linéaires ondes/milieu

Nous avons récemment démontré théoriquement et expérimentalement la faisabilité d’une pince acoustique mono-faisceau tri-dimensionnelle. Le principe de base est l’utilisation d’un réseau de transducteurs qui émet un faisceau « sculpté » de façon à emprisonner un objet à sa focale. La sculpture du front d’onde consiste à synthétiser un vortex acoustique très focalisé. Un vortex acoustique possède un front d’onde hélicoïdal.  Cette structure particulière du front d’onde implique des propriétés intéressantes comme l’existence d’une quantité quantifiée (la charge topologique) et la présence d’un pseudo-moment angulaire.  
Cette première mondiale a été publiée dans Physical Review Letters et saluée par de nombreux confrères (cf viewpoint dans Physics today http://physics.aps.org/articles/v9/3). Cette étude principalement réalisée dans le cadre de la thèse de D. Baresch (soutenue en 2014) a par ailleurs obtenu le prix de la Chancellerie en 2015. Ces recherches se poursuivent actuellement grâce au soutien du labex MATISSE, qui finance la thèse de D. Zhao (soutenance prévue en 2019),..

Enseignements 2011/2012 :

L2

• Projets informatiques en langage C

L3 :

• Résolution de problèmes classiques en mécanique par transformées  de Fourier et Laplace (poly )

M1 :

• Bases de traitement du signal numérique (poly )
• Techniques numériques pour l'acoustique et les vibrations (projets )
• Projet d'acoustique et vibrations

M2 :

• Propagation atmosphérique
• Aéroacoustique
• Rayonnement Acoustique des Structures