PG-EAM - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Aeronáutica e Mecânica
EN PT
Dissertação de Mestrado 2023

Investigação numérica do efeito acústico de protuberâncias em cavidades

Autor

Victor Menezes Ribeiro

Área de Concentração

Projeto Aeronáutico, Estruturas e Sistemas Aeroespaciais

Data de Defesa

10/07/2023

Número da Tese

79262

Resumo

Avaliar o impacto do ruído na qualidade de vida humana é de extrema importância, pois ambientes ruidosos podem prejudicar a saúde das pessoas. Este trabalho tem como foco o ruído aeronáutico. O objetivo deste estudo é analisar as chamadas cavidades acústicas, com ênfase na sua emissão de ruído e em formas de se reduzir essa emissão. Foi utilizado um código aberto de simulação numérica direta (direct numerical simulation, DNS) para análise de cavidades. O código foi validado utilizando dados de cavidades padrões obtidos de outros artigos. Com o código validado, foi inserida, no fundo da cavidade, uma protuberância retangular, que varia em altura, comprimento e posição. Esses parâmetros foram manipulados buscando obter uma configuração que melhor atenuasse o ruído gerado pela cavidade. A densidade espectral de potência, a recirculação e a pressão acústica foram analisadas para tomada de decisão, em cada fase, de qual selo apresentou o melhor resultado. Foram feitas variações de geometria maiores e menores, buscando entender como o comportamento da cavidade variava de acordo com cada um. Também é analisado o efeito da malha no resultado final, buscando entender se essa possui alguma influência. Os resultados demonstraram que protuberâncias podem atenuar o ruído gerado pela cavidade, porém também podem amplificá-lo. A depender da geometria da protuberância, é possível que a bolha de recirculação avance a montante, gerando assim uma cavidade mais ruidosa. Não foi observado ainda um padrão entre os casos que conseguiram atenuar o ruído da cavidade, sendo necessários mais estudos. O estudo de refinamento de malha demonstrou convergência, exceto para o caso mais refinado, no qual houve uma divergência entre resultados, que pode ter sido causada por um sistema biestável ou por um estado transiente longo. Os efeitos da malha também precisam ser mais estudados e testes são propostos para essa investigação. Em conclusão, a protuberância dentro de uma cavidade é capaz de atenuar o ruído gerado, porém, sua empregabilidade deve ser avaliada caso a caso, visto que pequenas alterações de geometria podem fazer com que uma condição mais silenciosa se torne mais ruidosa.

Palavras-chave

Ondas sonoras Ruído aerodinâmico Predição de ruído (aeronaves) Cavidades Aeroacústica Simulação numérica direta Tomada de decisões Física Engenharia aeronáutica