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Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.unb.br/handle/10482/20427
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Title: Modelagem da propagação sonora em dutos : abordagem matemática no domínio da frequência e do tempo utilizando transformada de laplace
Authors: Cardoso, Saieny Hauak
Orientador(es):: Nunes, Maria Alzira de Araújo
Assunto:: Propagação sonora
Transforma de Laplace
MATLAB (Programa de computador)
Issue Date: 26-May-2016
Citation: CARDOSO, Saieny Hauak. Modelagem da propagação sonora em dutos: abordagem matemática no domínio da frequência e do tempo utilizando transformada de laplace. 2016. xviii, 107 f., il. Dissertação (Mestrado em Integridade de Materiais de Engenharia)—Universidade de Brasília, Brasília, 2016.
Abstract: Em meio ao crescimento urbanístico vivenciado atualmente, é fácil notar a presença de um elemento estrutural comum, seja no meio residencial ou industrial: os dutos. Estes são componentes essenciais no nosso cotidiano, presente desde o processo de transporte de matérias prima imprescindíveis para a sobrevivência humana, na mobilidade sistema de exaustão dos veículos automotores, até a utilização destes no contexto do conforto humano, sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado. Apesar de ser de extrema importância nas aplicações de engenharia, os dutos são considerados como um dos principais responsáveis por transportar para o meio externo o ruído gerado por importantes fontes sonoras, como motores e ventiladores. Técnicas passivas e ativas de controle de ruído são comumente aplicadas aos dutos com o intuito de mitigar o ruído irradiado. No entanto, para um projeto efetivo deste controle, se faz necessário o conhecimento do comportamento acústico das ondas sonoras que se propagam em seu interior. Um importante exemplo pode ser citado: o projeto de um controlador ativo de ruído (CAR) em dutos, no qual a completa identificação do sistema acústico se faz necessário, por exemplo, para evitar instabilidades no sistema de controle e consequentemente aumentar sua eficiência. Neste trabalho, as funções de transferência (FT) acústicas entre fonte de ruído e microfone localizado no interior do duto, são estimadas para algumas configurações e condições de contorno. A FT analítica é desenvolvida no domínio da frequência, derivada da equação fundamental da onda e utilizando a transformada de Laplace e suas propriedades. Para isto, considera-se meio fluido contínuo, homogêneo, perfeitamente elástico, processo isentrópico, e ainda sistema linear e invariante no tempo. Além disso, o modelo de elementos finitos do sistema considerado é desenvolvido para comparação dos resultados. Ambos os modelos apresentaram respostas semelhantes, embora a condição de contorno aberto adicione algumas diferenças entre as FTs quando do aumento da frequência de análise. No contexto do CAR, este trabalho também apresenta o desenvolvimento matemático para estimativa da pressão sonora no domínio do tempo no interior de dutos acústicos. Partindo de FTs no domínio da frequência, utiliza-se transformada inversa de Laplace para estimativa da pressão sonora em determinada localização no interior do duto, devido a uma fonte sonora caracterizada pela sua velocidade de volume. As equações resultantes são implementadas em Matlab e os gráficos são discutidos em termos dos fenômenos físicos envolvidos.
Abstract: Amidst the urban growth currently experienced, it is easy to notice the presence of a common structural element, whether in residential or industrial environment: the ducts. These are essential components in our daily lives, present from the transport process of raw materials essential for human survival in the exhaust system mobility of vehicles, to the use of these in the context of human comfort, heating, ventilation and air conditioning . Despite being extremely important in engineering applications, the products are considered as one of the main responsible for transport to the outside noise generated by major noise sources such as motors and fans. Technical passive and active noise control are commonly applied to products in order to mitigate the radiated noise. However, for effective design of this control, the knowledge of the acoustic behavior of sound waves that propagate inside is necessary. An important example can be cited: the design of an active noise control (CAR) in pipelines, in which the complete identification of the acoustic system is necessary, for example, to prevent instabilities in the control system and thus increase efficiency. In this work, the transfer function (TF) between acoustic noise source and microphone located inside the duct, are estimated for some configurations and boundary conditions. The analytical FT is developed in the frequency domain derived from the fundamental equation of wave and using the Laplace transform and its properties. For this, it is considered continuous medium fluid, homogenous, perfectly elastic, isentropic process, and further linear time-invariant system. In addition, the finite element model of the system under consideration is designed to compare the results. Both models showed similar response, although the open boundary condition add some differences between TFs when increasing the frequency analysis. In the context of the CAR, this work also presents the mathematical development to estimate the sound pressure in the time domain within acoustic ducts. From the TFs in the frequency domain, it uses inverse Laplace transform to estimate the sound pressure in a particular location within the pipeline due to a sound source characterized by a volume velocity. The resulting equations are implemented in Matlab and graphics are discussed in terms of physical phenomena involved.
Description: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2016.
Licença:: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
DOI: http://dx.doi.org/10.26512/2016.02.D.20427
Appears in Collections:FGA - Mestrado em Integridade de Materiais da Engenharia

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