Aplicação de tubos ressonantes para atenuação sonora de cavidades e filtros acústicos

Abstract

Os tubos ressonantes são elementos acústicos reativos de absorção sonora, sintonizáveis em frequências múltiplas ou específicas. Estes podem ser aplicados para o controle de ruído em dutos, cavidades e filtros acústicos, como por exemplo, mufflers de compressores. A atenuação sonora proporcionada pelos absorvedores reativos geralmente é fornecida por mecanismos de reflexão atribuídos a variações bruscas na impedância acústica, associada ao acoplamento acústico das geometrias. As perdas por efeitos viscosos e térmicos no interior dos dutos são fatores importantes na absorção sonora, as quais devem ser levadas em consideração, necessitando-se assim um estudo aprofundado destes efeitos. A vantagem dos tubos ressonadores em relação ao ressonador de Helmholtz é a possibilidade de sintonização em múltiplas freqüências, o fato de sua aplicação ser robusta, não havendo a perda de suas características acústicas com o tempo, como ocorre com os materiais porosos impregnados de óleo. Para se entender as características de atenuação sonora dos tubos ressonantes em dutos, filtros acústicos e cavidades, realizou-se uma pesquisa através de procedimentos experimentais, modelos analíticos e computacionais. Com o objetivo de otimizar a atenuação dos tubos ressonantes, aplicaram-se métodos de otimização aos modelos analíticos de filtros de geometria simplificada e dutos, em relação aos parâmetros de dimensionamento e aplicação. Estes modelos foram comparados numericamente e experimentalmente através de avaliações feitas a partir da função resposta em freqüência, que representa a razão entre a pressão sonora medida na saída e na entrada da geometria analisada. Por fim, avaliou-se numericamente e experimentalmente a capacidade de atenuação sonora de tubos ressonantes aplicados em cavidades. Desta forma, pôde ser feita uma análise crítica dos resultados obtidos. Conclui-se que é possível obter boa atenuação do ruído aplicando-se tubos ressonantes em dutos, mufflers e cavidades. Apesar das limitações do modelo analítico, das incertezas experimentais e os erros numéricos, os modelos se mostram concordantes, tornando-se ferramentas eficientes de análise de materiais de absorção sonora.