De la physique du trou de registre à la dynamique des instruments à anche : études numériques, analytiques et expérimentales pour une facture instrumentale objective

Résumé : La naissance de la clarinette est marquée par l’invention du trou de registre, un petit tube métallique inséré près de l’extrémité supérieure de l’instrument. Son ouverture permet une transition fiable entre le premier registre, la tessiture grave, et le deuxième registre, situé une octave et une quinte plus haut, pour la plupart des doigtés de l’instrument.

Pourtant, les modèles physiques de clarinette peinent à reproduire ce comportement : ils restent souvent bloqués sur le premier registre, même lorsqu’ils devraient produire une note de deuxième registre. Ainsi, la clarinette ne peut pas être étudiée dans sa fonction essentielle : la capacité à changer de registre par la simple ouverture d’un trou. Dans le cadre de Buffet Crampon, fabricant d’instruments partenaire de cette thèse Cifre, cette divergence limite toute démarche d’optimisation globale de l’instrument.

Cet écart entre le modèle et la réalité suggère qu’un phénomène physique décisif n’est pas encore pris en compte. Pourtant, de nombreuses études soulignent la présence de dissipation non linéaire localisée à l’intérieur de la clarinette. Ce phénomène apparait à forte amplitude de vitesse acoustique, au niveau d’une discontinuité géométrique, provocant une séparation d’écoulement et générant des tourbillons et des pertes d’énergie.

Dans cette présentation, nous montrons le rôle déterminant de la dissipation non linéaire localisée dans le trou de registre dans les transitions de registre de la clarinette. Nous développons des outils prédictifs validés expérimentalement, et proposons des lignes directrices pour la conception et l'étude des instruments à anche.

Jury : 

    Jean-Pierre DALMONT -- Professeur, Le Mans Université -- Rapporteur,  Président du jury
    Vasileios CHATZIIOANNOU -- Senior Scientist, University of Music and Performing Arts Vienna -- Rapporteur
    Sébastien BAGUET -- Maître de conférences, INSA Lyon -- Examinateur
    Claudia FRITZ -- Chargée de recherche, CNRS, Institut Jean le Rond d'Alembert -- Examinatrice
    Christophe VERGEZ -- Directeur de recherche, CNRS, LMA, AMU -- Directeur de thèse
    Tom COLINOT -- Ingénieur-Chercheur, Buffet Crampon -- Co-encadrant de thèse
    Michaël JOUSSERAND -- RDI Director, Buffet Crampon -- Membre invité
    Florian MONTEGHETTI -- Maître de conférences, I2M, AMU -- Membre invité

La soutenance de thèse de Nathan Szwarcberg est prévue le 17 novembre à 8h30 - amphithéâtre du LMA