Atenuação de ruídos em dutos por conjuntos de ressonadores de Helmholtz : estudo do efeito do escoamento

Abstract

Dos métodos passivos de controle de ruídos em dutos e tubulações, a utilização de ressonadores de Helmholtz está presente nos setores da engenharia de mobilidade, especialmente aqueles que envolvem sistemas de refrigeração, de exaustão de motores a combustão interna, tubulações hidráulicas e motores turbo-fan. Estes ressonadores, em suas configurações originais, consistem de segmentos de cavidades interligadas sem a presença de materiais com propriedades dissipativas. Tais dispositivos apresentam satisfatórias propriedades atenuantes, porém possuem a desvantagem de serem efetivos somente em bandas estreitas de frequências, desse modo, para tornar o projeto de controle acústico mais interessante, são frequentemente utilizados em conjuntos transversais e periódicos ao longo do duto (ou da tubulação) a se controlar. Ademais, estes são corriqueiramente colocados em sistema com escoamento interno, onde estudos anteriores demonstraram ser um fator que envolve-se negativamente no desempenho sonoro do ressonador. Frente ao apontado, o presente trabalho trás, por meio de revisão bibliográfica, uma metodologia analítica capaz de mensurar o desempenho acústico de sistemas atenuantes em dutos por conjunto de ressonadores de Helmholtz com e sem o efeito do escoamento. Para tal, considerou-se apenas a propagação planar da onda sonora no interior do duto principal. Também, a fim de se avaliar o equacionamento apresentado, utilizou-se de comparações com metodologias numéricas (Método dos Elementos Finitos e Método dos Volumes Finitos) e dados experimentais retirados de literatura pública. Por fim, tomando um caso exemplo, os efeitos do escoamento sobre o desempenho acústico de um conjunto de ressonadores conectados lateralmente a um duto são investigados e discutidos. Nas situações sem e com escoamento, os resultados obtidos pelos métodos teóricos demonstraram satisfatória concordância com os dados experimentais e com os resultados numéricos, captando os efeitos esperados quanto à alteração de arranjo de ressonadores e quanto ao incremento da velocidade do escoamento interno do duto principal do sistema. Especificamente sobre a alteração da velocidade do escoamento, notou-se através dos resultados das análises, uma relação inversa com o pico do efeito atenuante e uma relação direta com a frequência ressonante dos ressonadores.