Modelagem e avaliação de silenciadores reativos e dissipativos por meio da análise da perda de transmissão utilizando métodos analíticos e numéricos

Abstract

RESUMO

A engenharia acústica se utiliza largamente de dispositivos que atuam na atenuação de vibração e sons, promovendo um ambiente livre de ruídos desagradáveis. Os silenciadores atuam nesse sentindo, como dispositivos passivos ou ativos, reduzindo o ruído em bandas de frequência. Para tanto, mudanças nas configurações geométricas da célula unitária são desenvolvidas para otimizar a largura da banda de frequência e o nível de perda de transmissão. Uma outra abordagem interessante, que vem ganhando relevância em pesquisas mais recentes, é a disposição das células unitárias de forma periódica ao longo de um duto. Essa configuração, conhecida como metamaterias acústicos, geram bandas de frequência denominadas band gaps, que ocorrem devido a interferência destrutiva em ondas harmônicas. Desta maneira, o presente estudo tem como objetivo projetar e avaliar os silenciadores de câmara de expansão, câmara microperfurada e ressonador de Helmholtz de forma periódica, realizando variações paramétricas nas dimensões e geometrias das estruturas acústicas. O parâmetro de desempenho utilizado no estudo foi a perda de transmissão sonora, pois independe das impedâncias de origem e terminação. As respostas dinâmicas foram avaliadas através dos métodos dos elementos espectrais, matriz de transferência e elementos finitos, confirmando a boa convergência prevista na literatura. Além disso, com os resultados obtidos foi possível observar as regiões de band gaps para cada modelo padrão através do diagrama de dispersão e os níveis de atenuação por meio da resposta forçada e perda de transmissão, indicando que um dispositivo pode desempenhar com mais eficiência que outro em determinadas condições de aplicação em relação a banda de frequência e nível de atenuação.