Estudo analítico e numérico do desempenho acústico de silenciadores reativos na presença de escoamento médio incompressível

Abstract

O objetivo desse trabalho é apresentar uma metodologia para estimativa analítica e numérica do desempenho acústico de silenciadores reativos na presença de escoamento médio incompressível em seu interior. Inicialmente, a perda de transmissão (TL) de quatro modelos de silenciadores foi estimada sem a presença de escoamento. A análise analítica foi realizada pelo método da matriz de transferência e também por equações analíticas, avaliando diferentes fatores de correção. A análise numérica foi realizada utilizando o método de elementos finitos em dois softwares comerciais: Ansys Mechanical® 16.0 e LMS Virtual.lab® 13.5. Os resultados numéricos e analíticos apresentaram boa concordância. Na segunda etapa, considerou-se a presença de fluxo adotando três valores distintos para velocidade do escoamento. Na análise numérica foi obtido o campo de velocidade de fluxo no interior do silenciador através de simulação CFD, considerando regime permanente e utilizando o software comercial Ansys CFX® 16.0. Os dados de velocidade de fluxo são importados no Virtual.lab®, onde integram a formulação de elementos finitos para determinação da TL. Essa metodologia não avalia os efeitos da viscosidade do escoamento na propagação do som, mas fornece uma distribuição de velocidade no interior do silenciador mais realista e detalhada, que não é considerada na análise analítica. Os resultados revelam uma maior sensibilidade da TL ao escoamento com aumento da descontinuidade geométrica do silenciador. Pelo método numérico, verifica-se que a amplitude de atenuação diminui com o aumento da velocidade de fluxo, porém a frequência de máxima atenuação se mantém a mesma.