Uso de metamaterial no tratamento acústico de painel duplo

Abstract

Há diversos parâmetros para classificar a qualidade de uma aeronave, entre eles encontrase a qualidade sonora no seu interior. Desta forma, incrementar a capacidade que a parede de uma aeronave tem em atenuar sons externos é de fundamental importância para a indústria aeronáutica. Quando técnicas comuns de controle de ruído falham em baixas frequências, como materiais porosos, surge a necessidade de utilizar novos conceitos, por exemplo os metamateriais acústicos. Baseando-se nisso, o objetivo deste trabalho foi mitigar o problema de baixa atenuação, utilizando um conceito de metamaterial como tratamento acústico. Testes analíticos, numéricos e experimentais foram realizados no metamaterial, verificando-se que ele atingia total absorção sonora em uma faixa de frequências estreita. O metamaterial foi sintonizado para uma região de frequência desejada, através da otimização com métodos heurísticos. Em seguida foram produzidas e testadas 50 amostras, no qual verificou-se a repetibilidade dos resultados de absorção sonora. Conjuntamente, modelos analíticos e numéricos foram construídos para verificar o incremento na perda de transmissão sonora do painel, observando ganhos na região de sintonia do metamaterial. Após a produção das amostras, uma bancada experimental foi montada com a finalidade de verificar o aumento na perda de transmissão gerado pela adição de metamaterial. Por meio das diversas análises realizadas, pode-se concluir que o número de células unitárias e seu posicionamento no interior da cavidade podem gerar um ganho na perda de transmissão sonora para região de sintonia do metamaterial.

Abstract: There are several parameters to classify the quality of an aircraft, among them is the sound quality inside. Thus, enhancing the ability of an aircraft wall to attenuate external sounds is of fundamental importance to the aircraft industry. When common noise control techniques fail at low frequencies such as porous materials, there is a need to use new concepts, for example, acoustic metamaterials. Based on this, the objective of this work was to mitigate the problem of low attenuation, using a concept of metamaterial as acoustic treatment. Analytical, numerical and experimental tests were performed on the metamaterial, verifying that it reached full sound absorption in a narrow frequency range. The metamaterial was tuned to the desired frequency region by optimizing with heuristic methods. Then 50 samples were produced and tested, where the repeatability of the sound absorption results was verified. Together, analytical and numerical models were constructed to verify the increase in panel sound transmission loss, observing gains in the tuning region of the metamaterial. After sample production, an experimental bench was set up to verify the increase in transmission loss generated by the addition of metamaterial. Through the various analyzes performed, it can be concluded that the number of unit cells and their positioning inside the cavity can generate again in the loss of sound transmission to the metamaterial tuning region.