Utilização de síntese modal de componentes e particionamento axial
de dutos para controle dos modos acústicos de alta ordem

Nunes, Maria Alzira de Araújo

Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14680

Document type:	Tese
Access type:	Acesso Aberto
Title:	Utilização de síntese modal de componentes e particionamento axial de dutos para controle dos modos acústicos de alta ordem
Alternate title (s):	Use of Component Mode Synthesis and Axial Splits in Ducts for Noise Control of Higher Order Duct Mode
Author:	Nunes, Maria Alzira de Araújo
First Advisor:	Duarte, Marcus Antônio Viana
First member of the Committee:	Ribeiro, Carlos Roberto
Second member of the Committee:	Saramago, Sezimária de Fátima Pereira
Third member of the Committee:	Medeiros, Eduardo Bauzer
Fourth member of the Committee:	Santos, Jose Maria Campos dos
Summary:	Nesta tese, a proposta de trabalho centra-se no estudo de redução de ruído em dutos que se tornou, ao longo dos anos, um campo de intensa aplicação. A abordagem tradicional para controle de ruído acústico em dutos usa técnicas passivas, como silenciadores resistivos e reativos fixos, a fim de atenuar o ruído. No momento, o controle ativo de ruído (CAR) é uma abordagem atraente no que diz respeito à diminuição de ruído, uma vez que este tipo de tratamento se mostra eficiente, principalmente, em baixas freqüências. Diante da potencialidade da implantação do CAR em dutos de grandes dimensões, nos quais há propagação de modos acústicos de alta ordem, nesta tese, propõe-se o particionamento interno do duto (na direção axial) de modo que o controle ativo de ruído seja realizado em regiões com propagação de ondas sonoras planas. A metodologia do trabalho é composta de modelagem e simulação numérica do controle ativo de ruído, utilizando para tanto a técnica de síntese modal de componentes (SMC), considerando ruído tonal e ruído do tipo banda larga. Primeiramente, um estudo teórico é efetivado a partir de métodos de controle analítico baseados na minimização de funções de custo, tais como a pressão em um ponto no interior do duto, a energia potencial acústica e a potência acústica total no duto. Os resultados apresentados objetivam mostrar o comportamento e eficiência do CAR em dutos com ondas planas e modos de alta ordem. A utilização de divisórias internas no duto para planificação das ondas sonoras é validada empregando um modelo numérico de elementos finitos. Após validação, o modelo de duto proposto é modelado via SMC e as simulações numéricas de CAR são realizadas juntamente com otimização da posição dos atuadores do sistema de controle. Em suma, os resultados otimizados evidenciaram que para um ruído tonal, consegue-se uma redução da ordem de até 22 dB em função da freqüência de interesse, utilizando sistemas de controle monocanal. Já para o ruído do tipo banda larga, obtém-se atenuação da ordem de até 15 dB, todavia, com sistemas de controle do tipo multicanal. Além disso, as vantagens do particionamento interno do duto para controle ativo de ruído são abordadas e mostradas ao longo do trabalho.
Abstract:	In this study, the proposal of this work is centered in the noise reduction in ducts that became, over the years, a field of intense application. The traditional approach to acoustic noise control in ducts uses passive techniques and fixed reactive silencers to mitigate the noise. In this moment, the Active Control of Noise (ANC) is an attractive approach to noise reduction, because this type of treatment shows efficient, mainly, low frequencies. Through of the potential of the implementation of the ANC in ducts, where there are propagation of modes of high order, in this work, proposes the internal partitioning of the duct (in the axial direction) so that the active control of noise is carried out in regions spread flat sound waves. The methodology of work is composed of modeling and numeric simulation of the active control of noise, using the technical Component Modal Synthesis (CMS), considering tonal noise and broadband noise. Firstly, a theoretical study is realized through of methods of analytic control based in the decrease of cost functions, such as the pressure in a point within of the duct, the acoustics potential energy and the total acoustics potency in the duct. The results are displayed to show the behavior and efficiency of the ANC in ducts with flat waves and modes of high order. The use of internal partitions in the duct to planning of the sound waves is validated using a numeric model of finite elements. After validation, the model of duct proposed is modeled using CMS, with an optimizer of the actuator position. Therefore, results optimized showed that for a tonal noise, obtain mitigation of the order of 22 dB depending of the frequency of interest, using single channel system. For the noise of the type broadband, get mitigation of the order of 15 dB, nevertheless, with system of control of the type multichannel. Furthermore, advantages of the internal partitioning of the duct for active control of noise are studied and shown over the work.
Keywords:	Controle ativo de ruído Modos de alta ordem Síntese modal de componentes Otimização Active noise control Higher order duct mode Component mode synthesis Optimization Controle de ruído
Area (s) of CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Language:	por
Country:	BR
Publisher:	Universidade Federal de Uberlândia
Institution Acronym:	UFU
Department:	Engenharias
Program:	Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote:	NUNES, Maria Alzira de Araújo. Use of Component Mode Synthesis and Axial Splits in Ducts for Noise Control of Higher Order Duct Mode. 2009. 247 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2009.
URI:	https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14680
Date of defense:	20-Mar-2009
Appears in Collections:	TESE - Engenharia Mecânica

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