Análise da influência da microgeometria na absorção sonora de materiais porosos de estrutura rígida

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológio. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013Este trabalho apresenta procedimentos e métodos de caracterização e otimização de materiais de absorção sonora, com foco na estrutura porosa do material. O objetivo é desenvolver absorvedores utilizando mínima quantidade de material que proporcionem atenuações desejáveis em faixas específicas de frequência, de acordo com o fluido e condições de temperatura e pressão. Os procedimentos de determinação dos parâmetros relacionados à caracterização dos materiais porosos, resistividade ao fluxo, porosidade, tortuosidade e comprimento característico viscoso e térmico, foram implementados e aplicados. Métodos inversos de caracterização também foram usados e os resultados comparados. Poros retilíneos de geometria variável foram modelados analiticamente e otimizados considerando os efeitos viscotérmicos. As estruturas de alguns materiais porosos foram fotografadas e seus comportamentos acústicos representados numericamente. Os resultados obtidos apresentaram boa concordância com os obtidos experimentalmente. Por último, um material idealizado composto por microestruturas simples composto de tubos de seção variável foi analisado e otimizado. Observou-se a possibilidade de aumento significativo do coeficiente de absorção mesmo para pequenas espessuras <br>This work presents the procedures and methods for the characterization and optimization of sound absorption materials, focusing on the porous structure of the material. The goal is to develop absorbers using a minimum amount of material that provides desirable attenuation at large or specific frequency bands, according to the fluid temperature and pressure conditions. The procedures for determining the factors related to the characterization of porous materials namely flow resistivity, porosity, tortuosity and viscous and thermal characteristic lengths were implemented and applied. Inverse methods of characterization were also used and the results compared. Rectilinear pores of variable geometry were modeled analytically and optimized considering the viscothermal effects. The structures of some porous materials were photographed and their acoustic behavior represented numerically. The results showed good agreement with those obtained experimentally. Finally, a material composed of idealized simple microstructures of variable section tubes was analyzed and optimized. We observed a significant possibility of absorption coefficient increase even for small thicknesses