Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológio. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T03:17:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 249540.pdf: 3030430 bytes, checksum: 34d94927d79af29cc646e0b294e0c28d (MD5) / Os absorvedores tipo membrana são absorvedores acústicos compostos de uma cavidade, cujo interior é parcialmente preenchido com material poroso, e por uma membrana flexível (no topo da cavidade) que vibra sob a ação de uma onda acústica. As perdas estruturais da membrana e as perdas proporcionadas pelo material poroso criam um sistema ressonante capaz de absorver a energia acústica de uma onda sonora em banda satisfatoriamente larga. Além de proporcionarem uma boa atenuação do ruído gerado por compressores, os absorvedores de membrana oferecem proteção ao material poroso contra os efeitos danosos do óleo lubrificante presente na cavidade do mesmo. Para se entender as características de atenuação sonora de absorvedores de membrana pesquisa foi realizada usando procedimentos experimentais e modelos computacionais. Utilizando um modelo analítico foi possível explorar como os parâmetros principais afetam a resposta do absorvedor de membrana. Um modelo computacional do absorvedor tipo membrana foi desenvolvido para a análise da interação entre fluido e estrutura. Simulou-se também a aplicação do absorvedor de membrana no interior de tubos e mufflers e o efeito resultante nas funções de transferência dos mesmos, bem como a redução que é capaz de introduzir na pressão sonora média quando o absorvedor de membrana é inserido em uma cavidade. Em todas as etapas do trabalho os resultados obtidos com os modelos computacionais foram comparados com dados experimentais obtidos no laboratório. Finalmente, uma análise crítica dos resultados pôde ser feita. Conclui-se que é possível obter boa atenuação do ruído aplicando-se os absorvedores de membrana em tubos, mufflers e cavidades, e que, apesar das limitações presentes nas simulações e das dificuldades e incertezas das medições experimentais, os modelos computacionais se mostram uma ferramenta importante e eficiente de análise. Membrane absorbers are acoustic absorbers consisting of a cavity partially filled with porous material, and a flexible membrane (at the top of the cavity) which vibrates in response to an incident sound wave. Membrane structural losses and the losses provided by the porous material create a resonant system able to absorb acoustic energy in a satisfactory wide band. Besides providing good compressor noise attenuation, membrane absorbers offer protection to the porous material against the damaging effects of lubricating oil inside a compressor cavity. In order to further understand the sound attenuation characteristics of membrane absorbers research was undertaken with experimental methods and computer-based models. Using an analytical model it was possible to explore how the main parameters affect the acoustic response of membrane absorbers. A computer model of the membrane absorber was then created which took into account the fluid-structure interaction between the membrane and the cavity of the absorber. A further simulation modelled the application of membrane absorbers to the interior of tubes and mufflers and the resultant effect on their transfer functions. The reduction of interior spatial averaged sound pressure was also investigated for membrane absorbers applied inside a cavity. Through all phases of this research results obtained through computer simulations were compared with experimental data obtained on the laboratory. Finally, the results have been subjected to a critical review. It was concluded that good noise reduction may be achieved through membrane absorber application in tubes, mufflers and cavities, and that, despite the limitation of the simulations and of difficulties and uncertainties in the measurements, the computer models were shown to be an important and effective analysis tool.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológio. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:22:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 320039.pdf: 7276329 bytes, checksum: 604dd8b569d5d2fa942f1ac47788747f (MD5) Previous issue date: 2013 / Este trabalho apresenta procedimentos e métodos de caracterização e otimização de materiais de absorção sonora, com foco na estrutura porosa do material. O objetivo é desenvolver absorvedores utilizando mínima quantidade de material que proporcionem atenuações desejáveis em faixas específicas de frequência, de acordo com o fluido e condições de temperatura e pressão. Os procedimentos de determinação dos parâmetros relacionados à caracterização dos materiais porosos, resistividade ao fluxo, porosidade, tortuosidade e comprimento característico viscoso e térmico, foram implementados e aplicados. Métodos inversos de caracterização também foram usados e os resultados comparados. Poros retilíneos de geometria variável foram modelados analiticamente e otimizados considerando os efeitos viscotérmicos. As estruturas de alguns materiais porosos foram fotografadas e seus comportamentos acústicos representados numericamente. Os resultados obtidos apresentaram boa concordância com os obtidos experimentalmente. Por último, um material idealizado composto por microestruturas simples composto de tubos de seção variável foi analisado e otimizado. Observou-se a possibilidade de aumento significativo do coeficiente de absorção mesmo para pequenas espessuras <br> / This work presents the procedures and methods for the characterization and optimization of sound absorption materials, focusing on the porous structure of the material. The goal is to develop absorbers using a minimum amount of material that provides desirable attenuation at large or specific frequency bands, according to the fluid temperature and pressure conditions. The procedures for determining the factors related to the characterization of porous materials namely flow resistivity, porosity, tortuosity and viscous and thermal characteristic lengths were implemented and applied. Inverse methods of characterization were also used and the results compared. Rectilinear pores of variable geometry were modeled analytically and optimized considering the viscothermal effects. The structures of some porous materials were photographed and their acoustic behavior represented numerically. The results showed good agreement with those obtained experimentally. Finally, a material composed of idealized simple microstructures of variable section tubes was analyzed and optimized. We observed a significant possibility of absorption coefficient increase even for small thicknesses.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T21:53:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T03:51:46Z : No. of bitstreams: 1 143259.pdf: 34094998 bytes, checksum: 333fd4ff4d76030d1371a53621c87db0 (MD5)

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-15T20:12:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T05:38:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T23:14:27Z : No. of bitstreams: 1 140104.pdf: 20904431 bytes, checksum: e3e33bcc1c1a9195f296205a838a14bb (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2012-10-22T20:55:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 233947.pdf: 2431435 bytes, checksum: eb7fe922f52cad0dd817a5e98de6b86a (MD5) / No presente trabalho foram avaliadas, em laboratório, as características de absorção sonora de amostras de concreto asfáltico com superfície drenante e densa. As amostras foram fabricadas com materiais granulares de mesma origem. As superfícies drenantes analisadas possuem granulometrias com diâmetros máximos diferentes, a saber, 12,5 e 9,5 mm. No processo de mistura das amostras fabricadas, utilizaram-se ligantes modificados com dois diferentes materiais: o asfalto modificado por borracha e o polímero SBS, para as misturas drenantes, e ligante comum de cimento asfáltico de petróleo 50 - 70, para as misturas densas. Após o processo de fabricação das amostras, verificou-se o comportamento acústico das mesmas, utilizando um sistema de medição em laboratório com o tubo de impedância, montado verticalmente sobre a superfície das amostras. Os dados dos resultados dos ensaios de absorção sonora foram então compilados com o auxílio do software Matlab, através de um programa que utiliza o método de função de transferência para este fim. Este programa forneceu os espectros de absorção sonora com a freqüência, função coerência com a freqüência, e impedância acústica normalizada com a freqüência. Pôde-se então verificar as tendências de comportamento da absorção sonora das amostras, comparando-as dentro de grupos com mesmo tamanho máximo de agregados e diferentes materiais de mistura, e ainda dentro de grupos com diferentes tamanhos máximos de agregado e diferentes materiais de mistura. Além disso, as amostras foram analisadas quanto ao coeficiente de absorção sonora na freqüência mais problemática com relação à emissão de ruídos emitidos por veículos automotores. Ainda verificou-se, nesta pesquisa, a permeabilidade das amostras de concreto asfáltico com superfície drenante, e aspectos ligados à porosidade das superfícies.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:17:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345513.pdf: 5381607 bytes, checksum: 18c884eeaaec0f75bc60614e59a4371b (MD5) Previous issue date: 2016 / Atualmente é necessário o desenvolvimento de pavimentos rodoviários que ofereçam qualidade, conforto e segurança aos usuários. O objetivo desta pesquisa foi obter um revestimento que reduza os níveis de ruído provocados pelo tráfego, elimine a presença de água no pavimento e que ao mesmo tempo apresente durabilidade e resistência mecânica. No presente trabalho foram avaliadas em laboratório as propriedades acústicas, drenantes e de resistência mecânica de três misturas asfálticas com gradação aberta e diâmetro máximo de agregado de 9,5 mm selecionadas com base em estudos e experiências nacionais e internacionais. A mistura G1 foi escolhida do estudo desenvolvido por Guimarães no Brasil, a mistura G2 segundo as misturas descontínuas utilizadas na Espanha e Argentina e a mistura G3 foi selecionada com base num estudo realizado nos Estados Unidos. Os agregados utilizados foram de origem granítica e o ligante modificado com polímero. Os ensaios foram conduzidos sobre corpos de prova moldados no Compactador Giratório Superpave e sobre placas moldadas na mesa compactadora LCPC. Para avaliar o desempenho quanto à redução de ruído das misturas foi utilizado um tubo de impedância para medir a absorção sonora nos corpos de prova com três espessuras diferentes. A permeabilidade foi medida com o permeâmetro LCS sobre as placas compactadas. A determinação da durabilidade e a resistência mecânica das misturas realizou-se através dos ensaios de desgaste Cântabro, o ensaio Lottman de dano por umidade induzida, o ensaio de módulo de resiliência e o ensaio de deformação permanente. A pesquisa conclui que a mistura G3 apresentou um desempenho satisfatório com relação às propriedades acústicas, drenantes e mecânicas avaliadas.<br> / Abstract : Currently it is necessary to develop road pavements that offer quality, comfort and safety to users. The objective of this research was to obtain a surface that reduces noise levels caused by traffic, eliminate the presence of water on the surface and at the same time presents durability and mechanical strength. In this study were evaluated in laboratory acoustic, drainage and mechanical strength properties of three asphalt mixtures with open gradation and maximum diameter of aggregate 9.5 mm selected on the basis of studies and national and international experiences. The mixture G1 was chosen the study by Guimarães in Brazil, G2 mixture according to the discontinuous mixtures used in Spain and Argentina and the mixture G3 was selected based on a study conducted in the United States. The aggregates used were granite and a modified binder polymer. The tests were conducted on specimens molded in Superpave Gyratory Compactor with a fixed number of 50 turns and over molded slabs in compacting table LCPC. To evaluate the performance in terms of noise reduction of mixtures an impedance tube was used to measure the sound absorption in the specimens with three different thicknesses. The permeability was measured using a permeameter LCS on the compacted slabs. Determination of durability and mechanical strength of the mixtures was performed using the Cantabro test, the Lottman moisture susceptibility test, resilient modulus test and the permanent deformation test. The research concludes that the G3 mixture showed satisfactory performance with respect to acoustic, drainage and mechanical properties evaluated.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2016-03-15T04:02:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336502.pdf: 4613273 bytes, checksum: 02a43770f6825cdc155f3ab0706e6b95 (MD5) Previous issue date: 2015 / O jato turbulento na exaustão de motores é uma das principaisfontes de ruído em aviões. Este é um tema de pesquisa emaeroacústica em que os mecanismos de geração de ruído não sãocompletamente compreendidos. Alguns dispositivos de reduçãode ruído têm sido propostos e aplicados em motores de aviões,tais como tabs e chevrons. O presente trabalho se concentra naanálise comparativa entre os escoamentos turbulentos de jatossubsônicos gerados por bocais com e sem chevrons, através datécnica de anemometria de fio quente. O principal objetivo foicompreender o efeito do chevron no campo de escoamento do jatoe os mecanismos de redução de ruído atribuídos a estes bocais.Os resultados mostraram um aumento da intensidade turbulentaaxial na região inicial do jato (x/D < 2) com chevrons e umadiminuição desses níveis na região subsequente. O bocal comchevrons também provocou um maior espalhamento do jato e umacamada cisalhante mais espessa. Os espectros de potência daturbulência evidenciaram a existência de estruturas coerentes nojato, indicando que os chevrons afetam os níveis de energia dessasestruturas, principalmente para número de Strouhal igual a 0,3. <br> / Abstract : The turbulent jet issuing from engine exhaustion is one of themain sources of noise in an aircraft. This is a topic in the researchfield of aeroacoustics in which the sound generation mechanismsare not yet fully understood. However, some noise reductiondevices have been developed and applied in aircrafts, such as tabsand chevrons. The present work addresses a comparison betweenthe flow fields generated by nozzles with and without chevronsthrough hot-wire anemometry. The main goal was to understandthe chevron effect on the flow field and the noise reductionmechanisms attributed to such nozzles. The results have shown anincrease in axial turbulent intensity generated by the chevron in theinitial region of the jet (x/D<2) and a decrease in turbulent intensitylevels in the subsequent region. The chevron nozzle also increasedthe spreading of the jet and generated a thicker shear layer. Thepower spectral density showed the existence of coherent structuresin the jet and the chevron was found to affect the energy peaksassociated to these structures, specially at Strouhal number 0.3.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-06-25T19:49:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 309551.pdf: 42790636 bytes, checksum: 8146413a63a643ae4337b5195279442e (MD5) / O presente trabalho analisa métodos de previsão do escoamento e do ruído acústico de jatos subsônicos (Re=1,38x106 e M=0,9). Além disto, investigam-se também os efeitos de bocais serrilhados no desenvolvimento do jato e como mecanismo passivo de controle de ruído. A formulação híbrida de simulação adotada consiste em se resolver primeiramente o campo do escoamento turbulento e, posteriormente, avaliar o ruído acústico no campo distante. Dois modelos de turbulência baseados no conceito de média de Reynolds foram testados para a solução do escoamento: o modelo k-e cúbico e o modelo de transporte do tensor de Reynolds. Além disto, previsões do ruído foram realizadas com o emprego da analogia acústica de Lighthill e da analogia acústica de Ffowcs-Williams e Hawkings. Comparações entre resultados numéricos e experimentais de perfis de velocidade e tensões de Reynolds mostraram que os modelos de turbulência supracitados são capazes de prever o efeito do bocal serrilhado sobre o escoamento de forma satisfatória. Por outro lado, os métodos de previsão de ruído acústico implementados no código comercial CFD++/CAA++ se mostraram inadequados em todas as situações de escoamento investigadas. / The present study considers an assessment of numerical methods to predict the fluid flow and the acoustic noise of subsonic jets (M = 0.9 and Re=1.38x106). Additionally, the roles of chevron nozzles on the flow development and as a passive noise control device are also investigated. The adopted hybrid simulation approach initially solves the turbulent field flow, which is then used as input data for estimates of far-field noise. Two turbulence models within the frame of the Reynolds averaging concept were tested for the field flow solution: the cubic k-e model and the Reynolds stress transport model. Moreover, predictions of acoustic noise were carried out through the Lighthill analogy and the Ffowcs-Williams and Hawkings analogy. Comparisons between numerical and experimental results for velocity and Reynolds stresses showed that the aforementioned turbulence models are capable of satisfactorily predict the effect of chevron nozzles on the field flow. On the other hand, the methods based on the two acoustic analogies implemented in the commercial software CFD++/CAA++ were seen to be inadequate for estimates of noise in all flow conditions.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2013-06-25T22:30:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 308895.pdf: 10126321 bytes, checksum: 9498aea672494aa97412f03e34696871 (MD5) / O ruído gerado pelo tráfego veicular se constitui atualmente um dos problemas ambientais mais relevantes em zonas urbanas. A geração e a propagação do ruído dos veículos são regidas por vários e diferentes mecanismos. Entretanto, o ruído gerado pelo acoplamento pneu-pavimento passa ser a fonte dominante quando o veículo trafega em velocidades acima de 50 km/h. O ideal seria que não houvesse a geração de ruído durante a rolagem dos pneus, mas, como isso até o momento é impossível, há que se buscar meios para a mitigação deste ruído, e uma delas é através da otimização dos revestimentos asfálticos. Nesse trabalho foram confeccionadas em laboratório corpos de prova Marshall e placas de concreto asfáltico para quatro diferentes tipos de mistura (mistura densa asfáltica comum, mistura densa com asfalto-borracha, revestimento drenante com diferentes volumes de vazios entre 22 e 28% e uma camada porosa de atrito) com o objetivo de determinar o coeficiente de absorção sonora e as características de drenabilidade. Foram extraídos três corpos de prova de cada placa através da sonda rotativa e verificou-se o comportamento acústico, utilizando um sistema de medição em laboratório com o tubo de impedância. Ainda este trabalho apresenta um estudo em campo sobre a geração de ruído resultante do acoplamento entre o pneu e o pavimento, realizado na Avenida Beira-Mar, na Rua Vereador Osni Ortiga em Florianópolis e na BR 282 que liga a cidade de Lages à Campos Novos (Santa Catarina, Brasil). Para tal fim, medidas do nível de pressão sonora foram feitas utilizando um sonômetro sobre quatro misturas asfálticas diferentes: mistura densa envelhecida (25 anos), executada com asfalto convencional, mistura nova, faixa C do DNIT, executada com asfalto-borracha, microrrevestimento e uma camada porosa de atrito (CPA). Foram realizadas medições de nível de ruído máximo (LAmáx) utilizando algumas diretrizes do método CPB (Controled Pass-Bay) executado com um veículo de teste, para três diferentes velocidades (60, 80 e 100 km/h) e também medições de nível de ruído equivalente (LAeq) do fluxo veicular em três locais diferentes da Avenida Beira-Mar. Como a Avenida estava sendo restaurada o objetivo foi quantificar o ruído provocado pelo tráfego em diferentes momentos do dia e verificar se existiu uma diferença significativa nestes níveis dependendo do tipo de revestimento avaliado. Os resultados do ensaio de absorção sonora mostraram que todas as misturas porosas obtiveram boa capacidade de absorção acústica e que a absorção sonora é dependente do volume de vazios, vazios comunicantes e espessura da amostra. Os resultados em campo mostraram redução do nível de pressão sonora (LAmáx) após a restauração do pavimento da Beira Mar e que a CPA mostrou o menor nível de pressão sonora gerado dentre os revestimentos estudados. O estudo conclui que para os tipos de revestimento avaliados, a velocidade do veículo e a macrotextura da mistura asfáltica influenciam diretamente o ruído produzido. / The noise generated by the coupling between tire/pavement constitutes itself nowadays as one of the most relevant environmental problems in urban areas. The generation and the propagation of noise from vehicles is ruled by several and different mechanisms. However, the noise generated by the tire/pavement coupling comes to be the dominant source when the vehicle travels at speeds over 50 km/h. The ideal would be that there were no generations of noise during the rolling of the tires. As this, up to this moment, is impossible, one has to seek means for the mitigation of this noise through more acoustically absorbent surfaces. In this work were made in the laboratory Marshall samples and concrete asphalt slabs for four different types of mixes (dense mix asphalt common, dense mix with asphalt-rubber, drainage asphalt concrete with different volumes of voids between 22 and 28% and a porous asphalt) with the goal to determine the sound absorption coefficient and permeability characteristics. Were extracted three samples of each slab by rotating perforation and found the sound absorption coefficient, using a measuring system in the laboratory with the impedance tube. This work still presents a study about the generation of noise in field resulting from the coupling between tire/pavement, conducted on Beira-Mar Avenue, Vereador Osni Ortiga Street in Florianopolis, Santa Catarina, Brazil and BR 282 which connects the cities of Lages and Campos Novos (Santa Catarina, Brazil). The measurements of sound pressure level were made with a sonometer under four surfaces: aged thick mixture (25 years), executed with conventional asphalt, new mixture, DNIT.s C band, executed with rubber-asphalt, micro asphalt surface and porous asphalt. Were conducted measurements of maximum noise levels (LAmax) using only one vehicle, for 3 different speeds (60, 80 and 100 km/h) and also measurements of equivalent noise level (Leq) for 3 points on the Beira-Mar Avenue. As the avenue was being restored the objective was to quantify the noise caused by the traffic in different moments of the day and check if there was a significant difference in these levels depending on the type of coating evaluated. The results of the sound absorption test showed that all porous mixtures had good sound absorption capacity and that the sound absorption is dependent on the volume of voids, interconnecting voids and thickness of the sample. The results in the field showed a reduction of sound pressure level (LAmax) after the restoration of the pavement of the Beira-Mar Avenue and the pours asphalt was the quieter between all the surfaces in the study. The study concludes that for all surfaces evaluated, the vehicle speed, and macrotexture of the asphalt mixture influence directly the noise generated by the tire/pavement coupling.