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Título: Estudo do comportamento vibratório em tubos ressonantes utilizando síntese modal de componentes
Autor(es): Bautista Ordoñez, Jose Manuel
Nunes, Maria Alzira de Araújo
Assunto: Filtros acústicos
Dutos
Síntese modal de componentes
Análise modal
Método dos elementos finitos
Data de publicação: Set-2018
Referência: BAUTISTA ORDOÑEZ, Jose Manuel; NUNES, Maria Alzira de Araújo. Estudo do comportamento vibratório em tubos ressonantes utilizando síntese modal de componentes. In: ENCONTRO DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE ACÚSTICA, 28., 2018, Porto Alegre.
Resumo: As cavidades ressonantes acopladas em dutos (do tipo ramificação lateral), também conhecidos como “Quarter-Wavelength Tube”, funcionam como filtros acústicos capazes de atenuar significativamente o ruído em amplas faixas de frequência. Estes filtros podem ser empregados em diversas aplicações, principalmente nos sistemas tubulares presentes em indústrias, edifícios e veículos. Estas cavidades ressonantes tem como princípio de funcionamento a reflexão sonora devido à mudança de seção transversal entre as estruturas acopladas, neste caso, entre o duto principal e a ramificação lateral. Porém, ao introduzir um novo elemento estrutural no sistema original de dutos, a dinâmica vibratória do sistema resultante deverá ser analisada de modo a garantir a integridade estrutural e evitando assim, possíveis ressonâncias. Para isto, a análise modal é uma ferramenta clássica e eficiente para estimativa das frequências naturais e modos de vibração. No entanto, os sistemas tubulares aplicados para fins de aquecimento, ventilação e ar-condicionado, geralmente possuem grandes dimensões tanto em área transversal quanto em comprimento. Para realização da análise modal, metodologias experimentais e numéricas são as mais utilizadas. Mas diante da complexidade destes sistemas e principalmente das grandes dimensões geométricas, o método de Síntese Modal de Componentes (SMC) surge como uma alternativa às anteriores, principalmente em termos de redução de tempo e custo computacional. A SMC trabalha com modelos reduzidos de subestruturas do sistema original, e posteriormente, estas são sintetizadas de modo a obter a dinâmica do sistema completo. Diante deste contexto, o objetivo deste trabalho é implementar a técnica de SMC em um sistema duto-ressonador lateral utilizando modelagem em elementos finitos. A validação do modelo sintetizado foi feita através da modelagem do sistema completo (original) também em elementos finitos. Os resultados obtidos se mostraram satisfatórios, demonstrando eficiência e redução do tempo e do custo computacional quando é utilizado a SMC.
Abstract: The resonant cavities coupled in ducts, also known as Quarter-Wavelength Tube, perform their function as acoustic filters capable of significantly attenuating noise over wide frequency ranges. These filters can be used in various applications, especially in industrial tubular systems, buildings and vehicles. These resonant cavities have as their operating principle the sound reflection due to the change of cross section between the coupled structures, in this case, between the main duct and the quarter-wavelength tube. However, when it is introduced a new structural element into the original duct system, the vibration dynamics of the resulting system should be analyzed in order to guarantee structural integrity and thus avoid possible resonances. For this, the modal analysis is a classic and efficient tool for estimating natural frequencies and mode shapes. Tubular systems applied for heating, ventilation and air-conditioning (HVAC) purposes are generally large in both cross-sectional area and length. For modal analysis, experimental and numerical methodologies are the most used. Furthermore, in view of the complexity of these systems and especially of the large geometric dimensions, the Component Mode Synthesis (CMS) method appears as an alternative to the previous ones, mainly in terms of time reduction and computational effort. CMS works with reduced models of substructures from the original system, and later, these are synthesized in order to obtain the dynamics behavior of the complete system. In this context, the objective of this work is to implement the CMS technique in a quarter-wavelength tube silencer using finite element modeling. The validation of the synthesized model was done by modeling the complete system also in finite elements. The results obtained were satisfactory, demonstrating efficiency and reduction of time and computational effort using CMS.
Licença: Autorização concedida ao Repositório Institucional da Universidade de Brasília (RIUnB) pela Professora Maria Alzira de Araújo Nunes, em 18 de outubro de 2018, para disponibilizar o trabalho, gratuitamente, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da obra.
Aparece nas coleções:FGA - Trabalhos apresentados em eventos

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