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CONEM 2022
XI Congresso Nacional de Engenharia Mecânica - CONEM 2022
Modelagem de um metamaterial acústico com ressonador de Helmholtz usando o método da expansão em ondas planas
Submission Author:
Luciano Dos Santos Oliveira , MA
Co-Authors:
Luciano Dos Santos Oliveira, Victor Gustavo Ramos Costa Dos Santos, Edson Jansen Pedrosa de Miranda Junior, Jose Maria Campos dos Santos
Presenter: Jose Maria Campos dos Santos
doi://10.26678/ABCM.CONEM2022.CON22-0329
Abstract
A tentativa de influenciar a propagação das ondas sonoras usando materiais é um estudo de grande interesse na engenharia. O controle efetivo de ruído de baixa frequência é muito desafiador para isolar ou absorver ruído. Os materiais tradicionais apresentam controle muito limitado das ondas sonoras. Assim, novos materiais compósitos artificiais com excelente absorção sonora são urgentemente necessários para resolver esse problema. Materiais compósitos feitos pelo homem, como cristais fonônicos e os metamateriais, podem alcançar um controle bastante flexível das ondas mecânicas. Pesquisadores desenvolveram novos metamateriais acústicos artificiais com dimensões de sub-comprimento de onda, que possuem características como miniaturização, integração e leveza, as quais têm aplicações potenciais críticas em várias áreas. O desenvolvimento dos metamateriais têm motivado novas soluções para a atenuação e o controle de ruído em sistemas acústicos. O objetivo desse artigo é utilizar abordagens analíticas e numéricas para projeto de um metamaterial eficaz usando um dispositivo acústico duto-ressonador de Helmholtz periódico, modelado pelo método de expansão em ondas planas (Plane Wave Expansion – PWE). O PWE apresenta resultados semelhantes aos métodos numéricos baseados em elementos finitos, mas com um custo computacional consideravelmente menor, indicando assim sua vantagem para uso em problemas de otimização. Exemplos simulados de metamateriais duto-ressonador de Helmholtz são realizados e os resultados são comparados com aqueles obtidos pelo método da matriz de transferência (Tranfer Matrix Method – TMM) e sua eficiência para atenuar o som é avaliada.
Keywords
Ressonador de Helmholtz, metamaterial, Acústica, PWE, TMM
