Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológio. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T16:36:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 247309.pdf: 12844870 bytes, checksum: e1be9ff937d5970744eccde5ceda4fd0 (MD5) / O objetivo da auralização é proporcionar ao ouvinte uma impressão de como uma fonte soa dentro de um ambiente, mesmo que esse ambiente não exista fisicamente. Existem hoje disponíveis alguns métodos pelos quais é possível modelar o campo acústico associado a uma posição em relação a uma fonte sonora dentro de uma sala. Neste trabalho, os métodos geométricos de modelagem conhecidos como Fontes Virtuais, Traçado de Raios e Traçado de Pirâmides foram utilizados separadamente e seus resultados audíveis foram comparados a um som de referência. Esta referência consiste em uma gravação biaural da fonte feita dentro de uma sala existente, em igual posição considerada na simulação. As fontes sonoras estudadas foram: um aparelho de ar-condicionado, um violão e a voz humana. A sala considerada foi uma sala de reuniões. Os métodos de Fontes Virtuais e Traçado de Raios foram aplicados nas simulações através de um programa em desenvolvimento chamado MÓDULOS, enquanto o programa comercial de simulação RAYNOISE foi utilizado para aplicar o método de Traçado de Pirâmides. A comparação dos resultados foi realizada por meio de duas diferentes abordagens: comparação subjetiva e análise espectral. Os resultados permitiram avaliar as vantagens e desvantagens de cada método, bem como identificar as possíveis fontes de incertezas dentro da cadeia de análise que envolve gravação, modelagem computacional, processamento digital de sinais e reprodução via fones de ouvido.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T21:54:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 249951.pdf: 791012 bytes, checksum: bf162d17c3dad8c7593e2422924f4a01 (MD5) / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia objetiva para a avaliação do rendimento acústico de um protetor auditivo através da redução de ruído (NR) do tipo MIRE (Microfone In Real Ear), usando-se um sistema microfone-pré-amplificador de baixo custo e com características técnicas compatíveis com este tipo de avaliação (ruído inerente de 29 dB(A), faixa dinâmica de 75 dB, sensibilidade de 25 mV/Pa). Os resultados da validação feita com o método proposto e a quantificação da incerteza feita segundo os critérios do Guía para a Expressão da Incerteza de Medição (± 0,4 dB para a redução de ruído total), indicam que o método se apresenta como uma alternativa eficiente e eficaz para a avaliação da redução de ruído de um protetor do tipo concha. Porém, os resultados obtidos pelas comparações feitas com o método subjetivo (atenuação de ruído) para 4 protetores, indicam que sem a consideração de variáveis como o ruído fisiológico (PN) ou como a função de transferência do ouvido aberto dos ouvintes (TFOE), os valores da redução de ruído não podem ser apresentados como valores equivalentes aos obtidos segundo o método subjetivo da atenuação de ruído.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção, Florianópolis, 2008. / Made available in DSpace on 2012-10-23T23:32:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 267129.pdf: 3767393 bytes, checksum: 3edfbecd425582d2b2a22f8a4e85a7ec (MD5) / Nas últimas décadas, o transporte aéreo vem se tornando parte da vida diária da população, e este crescimento é acompanhado pelo desenvolvimento de novas aeronaves, as quais buscam satisfazer níveis de qualidade cada vez mais rígidos. Estas aeronaves devem apresentar características que atendam aos interesses das companhias aéreas em quesitos como desempenho e custo de operação, assim como garantir o conforto dos passageiros e da tripulação. Do ponto de vista do conforto dos passageiros e da tripulação de aviões comerciais, o ruído interno da aeronave destaca-se como ponto importante no projeto e desenvolvimento de novas aeronaves. Para contemplar o conforto acústico no interior de aeronaves é necessário que a percepção do ambiente sonoro seja interpretada e estudada adequadamente. A percepção do som e sua qualidade não são baseadas somente nos sinais físicos, mas também dependem de modalidades sensoriais e não sensoriais. As variáveis cognitivas e afetivas, tais como atitude, expectativas, significado e preferência são relevantes nesse processo de avaliação do conforto. Existem alguns pré-requisitos para construir um instrumento de avaliação que acesse esse fenômeno. Dentre os mais importantes, se destaca a seleção dos métodos. Métodos adaptados da psicofísica e de outras áreas de estudo vêm sendo utilizados para avaliação do som em diferentes situações. Este trabalho tem como objetivo principal verificar o desempenho de cinco métodos (Diferencial Semântico, Ordenamento, Estimativa de Magnitude, Escala de Resposta e Comparação Pareada) na avaliação do conforto acústico no interior de aeronaves, apontando limitações referentes a essas avaliações em uma situação de laboratório, com sujeitos falantes do português do Brasil.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-17T03:06:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 335896.pdf: 3607600 bytes, checksum: eb35bf98ba72f6228bbd3656f6a1aacd (MD5) Previous issue date: 2015 / A determinação da impedância acústica de liners utilizados em motores turbofan de aeronaves comerciais é um ponto de interesse da comunidade científica há várias décadas, especialmente na presença de escoamentos tangenciais, condição similar à de operação. Diferentes técnicas foram desenvolvidas para obtenção da impedância de liners. Atualmente, as mais comuns são as técnicas inversas, que consistem em duas etapas: (i) medição do campo acústico em um duto com escoamento e uma amostra de material, e (ii) simulação do campo acústico e aplicação de um processo de otimização para encontrar a impedância que minimiza a diferença entre resultados experimentais e analíticos. Neste trabalho, foram discutidos três métodos: dois métodos inversos, o Método da Matriz de Transferência e o Método do Acoplamento Modal, e um método direto, o Método Prony. Os três métodos foram implementados e validados através de resultados de simulação numérica em Método de Elementos Finitos. Foram avaliados também o custo computacional e a sensibilidade dos métodos à presença de modos de alta ordem no campo acústico medido. Além disso, amostras de materiais típicos foram caracterizadas em uma bancada de testes em velocidades até Mach 0.25 para comparar os resultados dos diferentes métodos. Modelos preditivos semi-empíricos, que utilizam parâmetros geométricos do material para determinar sua impedância, foram também abordados neste trabalho. Alguns destes modelos foram implementados, e seus resultados para amostras disponíveis comparados aos medidos com os métodos citados. Por fim, uma nova técnica de determinação de impedância foi proposta, incorporando um modelo matemático de impedância ao processo de otimização, de forma a reduzir significativamente o número de incógnitas do sistema, estabilizando assim a solução.<br> / Abstract : The problem of determining the acoustic impedance of liners used in turbofan engines of commercial aircraft has been a point of interest for the scientific community for decades, especially in the presence of grazing flows, similar to operational conditions. Different techniques have been developed to determine liner acoustic impedance under grazing flow. The current trends are inverse methods, which consist of two steps: (i) measurement of the acoustic field in a duct with flow and a liner sample, and (ii) modeling of the acoustic field and application of an optimization procedure to find the impedance that minimize the difference between experimental and analytic results. In this work, three techniques were discussed: two indirect methods, the Two-Port Matrix Method and the Mode-Matching Method; and a direct technique, the Straight-Forward Method. The three methods were implemented and validated by means of Finite Element Method numerical simulation results. The computational cost and the sensibility to the presence of higher-order modes were also assessed for each method. Semi-empirical predictive models, which use the geometrical parameters of the materials to determine their impedance, were also discussed in this work. Some of these models were implemented, and their results for available liner samples were compared to those obtained by measurements with the previously cited methods. Lastly, a new technique for impedance determination was proposed, which incorporated a mathematical impedance model to the optimization process as a means to significantly reduce the number of unknowns, therefore stabilizing the solution.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2018-01-09T03:20:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348526.pdf: 3551847 bytes, checksum: e230fe18007e16805c64bbe54b532888 (MD5) Previous issue date: 2017 / Motores turbofan são largamente utilizados em aeronaves comerciais e são uma das principais fontes de ruído. O ruído desse motores pode ser dividido em diferentes componentes, sendo que o ruído proveniente do fan é de grande importância no processo de certificação da aeronave. Este é geralmente dominado pela presença de tons e suas harmônicas, tornando desejável utilizar um tratamento acústico com grande atenuação em uma faixa estreita de frequência. Isto é obtido por meio de liners acústicos, que podem ser interpretados como um arranjo de ressonadores de Helmholtz. Tradicionalmente, os liners são caracterizados por meio de sua impedância acústica. Esta abordagem possui várias vantagens: (i) a impedância acústica pode ser estimada por modelos semi-empíricos de baixo custo; (ii) várias técnicas experimentais são reportadas na literatura para extrair a impedância do liner, como os métodos inversos, diretos e técnicas in situ; (iii) o conceito de impedância ótima para dutos pode ser desenvolvida, e portanto o liner pode ser projetado para alcançar a impedância ótima; (iv) a previsão de atenuação sonora em dutos é baseada na impedância acústica do liner. Estes quatro itens são abordados neste trabalho. Primeiramente, modelos semi-empíricos preditivos de liner são analisados e comparados com resultados experimentais. Os modelos são baseados na soma de diversos efeitos e dão uma ideia de quais afetam a impedância acústica do liner. Na sequência, técnicas experimentais são investigadas. O método clássico de acoplamento modal é modificado para incluir um modelo de impedância, resultando em curvas contínuas. Além disso, efeitos de condição de contorno na edução de impedância são considerados, e alternativas à condição de contorno de Ingard-Myers são implementadas. A diferença entre resultados na impedância quando a fonte sonora está a montante ou a jusante da amostra também é discutida. Em seguida, o conceito de impedância ótima para dutos circulares na ausência e presença de escoamento uniforme é apresentado, assim como aplicações para geometria de motores aeronáuticos turbofan. Finalmente, a previsão de atenuação sonora baseada em escoamento uniforme e cisalhante é comparada. / Abstract : Turbofan aero-engines are largely employed in commercial aircraft and are one of the main sources of noise. Engine noise can be divided into several components, and fan noise plays a major role in the aircraft certification process. It is generally dominated by the presence of a tone and its harmonics, making desirable to use an acoustic treatment with large attenuation at a narrow bandwidth. This is accomplished by means of acoustic liners, which can be seen as an array of Helmholtz resonators. Usually, the liner is characterized by its acoustic impedance. This approach has several advantages: (i) the acoustic impedance can be predicted by low-cost semi-empirical models; (ii) many experimental techniques are reported in the literature to extract the liner impedance, such as inverse methods, straightforward methods and in situ techniques; (iii) the concept of optimal impedance for ducts can be developed, and therefore the liner can be designed to achieve the optimal impedance; (iv) the sound attenuation prediction in ducts is based on the liner acoustic impedance. These four items are covered in this work. Firstly, liner prediction semi-empirical models are analysed and compared to experimental results. The models are based on the sum of several effects and give an insight into what alters the liner acoustic impedance. On the following, the experimental techniques are investigated. The classical mode matching method is modified to include an impedance model, resulting in smooth impedance curves. Also, the effect of boundary conditions in the educed impedance is considered, and alternatives to the Ingard-Myers boundary condition are implemented. The difference between upstream and downstream acoustic source positions in the educed impedance is also discussed. Next, the concept of optimal impedance for circular ducts in the absence and presence of mean flow is presented, as well some applications to turbofan aero-engine geometries. Finally, sound attenuation predictions based on uniform and shear flow are compared.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:32:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329532.pdf: 31630676 bytes, checksum: 0a4ffb91316bbd1a15fb95b7b61d71a5 (MD5) Previous issue date: 2014 / A poluição sonora decorrente de tráfego aéreo é um dos principais problemas de comunidades que vivem nos arredores de aeroportos. Em aeronaves do tipo turbofan, um dos ruídos que mais se destacam nas condições de decolagem e pouso é o ruído tonal decorrente da passagem de pás da ventoinha do motor e conhecido como Blade Passage Frequency (BPF). Tal ruído é particularmente incômodo, e por esse fato, no cálculo do Effective Perceived Noise Level (EPNL) é inserida uma penalidade que pode ser determinante para a aceitação de uso da aeronave em um determinado aeroporto. O revestimento utilizado na parte interna do duto anular que contém o motor, conhecido como liner, atua passivamente ao atenuar o ruído da passagem de pás e contribui ao reduzir a penalidade no cálculo do EPNL. O parâmetro chave que caracteriza o liner é sua impedância acústica, que por sua vez é altamente sensível à presença de escoamento. Portanto, a determinação deste parâmetro em tais condições necessita de uma infra estrutura adequada que permita controlar e medir a velocidade de escoamento. Diversas bancadas de teste foram construídas com este propósito, no entanto, ainda permanecem dúvidas relacionadas a efeitos de não linearidade presentes, variações de temperatura, efeitos de modos de alta ordem da tubulação de teste e se o material pode ser considerado localmente reativo. Desta forma, o objetivo deste trabalho é o projeto, a construção e o comissionamento de uma bancada experimental que permita fornecer dados a diferentes métodos de extração de impedância. A bancada desenvolvida possui seção de testes altamente modular, terminação com baixa reflexão e capacidade de escoamento com velocidades até 0,3 Mach. O projeto previu a excitação de ao menos um modo de alta ordem dentro da tubulação na faixa de frequência de interesse e possibilidade de atuação em regimes não lineares, utilizando ruído tonal como excitação. A construção envolveu diversos detalhes técnicos de fabricação e montagem. Já o comissionamento incluiu medições do perfil de velocidades na seção de teste, ensaios acústicos com e sem a presença de escoamentos e ensaios de vibração. Por fim, foram ensaiadas duas amostras de liners típicos e foi realizado o cálculo das respectivas impedâncias acústicas, valendo-se do método da matriz de duas portas (Two Port Matrix - 2PM), o que permitiu caracterizar tais amostras para o uso em projetos de aeronaves mais silenciosas.<br> / Abstract: Noise pollution generated by aircraft is one of the major concern in communities near airports. Turbofan aircrafts have different noise sources and Blade Passage Frequency (BPF) is a very inconvenient tonal noise generated during take-off and approach. This annoying noise causes apenalty on Effective Perceived Noise Level (EPNL) calculation; consequently this parameter may be decisive to accept an aircraft to operate in an airport. Liners are passive noise control materials used inside nacelles, in order to attenuate noise and to reduce penalties in EPNL calculation. Liner key design parameter is the acoustic impedance under grazing flow condition, and its efficiency depends on the flow velocity. To educe the acoustic impedance a complex infrastructure is needed to control and measure flow velocity profile. There are some rigs already built, although some questions still have no answer regarding nonlinear behaviours, temperature changes, high order modes and when to consider liners as locally reacting materials. The objective of this work is to design, construct and commission an experimental test rig which can generate data to different impedance eduction methods. The developed test rig has a highly modular test section, low reflection termination and 0,3 Mach maximum mean velocity capacity. At least one high order modes can be evaluated inside the frequency range of interest, and nonlinear regimes can be reached using tonal noise excitation as input. Rig commissioning included flow profile measurements, vibration measurements and acoustic measurements to evaluate the sound field inside the duct with and without flow. Two liner samples were tested and its acoustic impedance educed using the Two-port Matrix Method, witch permitted to characterize samples aiming to design silent aircrafts.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológio, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-04-29T21:06:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332924.pdf: 3613991 bytes, checksum: cc540a15a928592f102c8c38889da31e (MD5) Previous issue date: 2014 / Apesar do esforço científico para iluminar o conhecimento das propriedades acústicas que caracterizam os instrumentos musicais, sua construção ainda se baseia principalmente na arte e tradição provenientes da experiência passada de uma geração para a outra. Dentro desse contexto, a seleção de espécies madeireiras continua a ser um fator impactante na concepção de componentes de instrumentos musicais, por razões estéticas, estruturais e acústicas. Como objeto de análise, o projeto envolve a pesquisa de espécies tropicais nativas da Amazônia, oferecendo suporte na seleção de possíveis substitutas para espécies tradicionais que se encontram em extinção. O presente trabalho evidencia a importância da caracterização das propriedades dos materiais relacionadas com o comportamento vibracional de componentes do instrumento. As técnicas desenvolvidas podem ajudar os fabricantes a buscar novas ferramentas e critérios para seu ofício, como considerar o amortecimento como uma característica vibratória muito importante para a madeira. No que diz respeito às técnicas experimentais, o procedimento proposto proporciona uma medição mais rápida e precisa das propriedades de um instrumento de cordas. O trabalho desenvolve uma análise integrada numérico-experimental do tampo do violão clássico através da criação de um modelo numérico por elementos finitos o mais próximo o possível do real, ao mesmo tempo em que um instrumento nos mesmos moldes foi adquirido através de um convênio com uma oficina-escola de construção de violões, para as análises experimentais. O tampo de madeira amazônica foi comparado a tampos idênticos, fabricados com duas espécies tradicionalmente usadas na fabricação de instrumentos musicais, a fim de validar sua aptidão para esse fim. Critérios de qualidade foram aplicados tanto ao tampo livre quanto ao mesmo montado em um violão finalizado. Os resultados mostraram que a espécie estudada tem grande potencial para ser uma alternativa aos materiais de referência na construção de instrumentos musicais de qualidade.<br> / Abstract : Despite the scientific effort to illuminate the knowledge of the acoustic properties that delineate the main characteristics of musical instruments, their construction is still based mainly on the art and tradition from the past experience from one generation to another. Within this context, the selection of timber species continues to be a crucial factor in musical instruments design, for aesthetic, structural and acoustic reasons. As an object of analysis, the thesis involves the research of native tropical species from the Amazon, offering support in the selection of a possible sustainable replacement for traditional species, which are endangered. This study highlights the importance of the characterization of material properties related to the vibrational behavior of musical instrument components. The techniques here presented can help manufacturers to seek new tools and criteria for their craft, as consider damping as a very important vibrational feature for wood. With respect to experimental techniques, the proposed procedure provides a faster and accurate measurement of stringed instrument properties. An integrated numerical-experimental analysis of the classical guitar soundboard is achieved by comparing a finite element model and experimental modal analisys data of the instrument components, acquired through an agreement with a workshop-school for this purpose. The Amazon timber soundboard (marupá) was compared to other identical soundboards, manufactured with species traditionally used in musical instruments manufacturing, in order to validate their suitability for this purpose. Quality criteria were applied to both free and clamped boundary conditions, when the soundboard is mounted on a finalized guitar. The results show that the studied species have great potential to replace traditional materials when building professional classical guitars.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2012-10-20T07:28:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 196577.pdf: 5174128 bytes, checksum: 0b21ba3f4f70f19b00037d38aaa513cd (MD5) / O presente trabalho analisa a qualidade acústica de um shopping center, principalmente da área considerada mais crítica, a praça de recreação, no que diz respeito a concepção arquitetônica do espaço. Dessa forma, identificou-se na tipologia dessas edificações os aspectos que conduzem a inadequações do campo sonoro, trazendo desconforto aos usuários e funcionários. A pesquisa forneceu subsídios para formulação de recomendações que visam evitar os problemas detectados. Uma vez que a tendência mundial nos centros urbanos é a substituição das praças e do lazer ao ar livre pelos shopping centers, devido à segurança e proteção ao tempo que eles fornecem, pretende-se contribuir, assim, para a melhoria das condições de lazer da população. As etapas desenvolvidas compreenderam, em primeiro lugar, a seleção do estudo de caso, o Shopping Avenida Center, em Maringá, escolhido por apresentar uma tipologia que se enquadra com as encontradas em outros centros urbanos sendo, portanto, representativo do tipo de edificação. Em um segundo momento, o trabalho compreendeu a análise dos espaços e a caracterização das fontes geradoras de ruído, bem como a obtenção dos níveis de pressão sonora produzidos em diversos horários, que resultaram em valores acima do permitido pela norma NBR 10152:1987. Através do tempo de reverberação calculado pode-se determinar o quanto o espaço era reverberante, fruto de uma especificação acusticamente inadequada dos materiais de revestimentos. Por fim, com os resultados obtidos, foram estabelecidas recomendações e diretrizes, a serem seguidas por arquitetos e planejadores, que visam o conforto acústico e bem estar dos usuários de shopping centers.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-20T08:29:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 210159.pdf: 5736070 bytes, checksum: 18c4377c2dd93df7c21f395d30d3a9e1 (MD5) / Novas leis ou normas, cada vez mais rigorosas, estão sendo formuladas e postas em prática em todo o mundo para limitar o ruído acústico emitido por máquinas e equipamentos, levando-o a níveis menos prejudiciais ao homem. Com o crescimento substancial da frota automobilística, o ruído gerado por automóveis passou a ser considerado como extremamente importante visto que há, em um veículo automotivo, diversas fontes de ruído tais como motor, engrenagens, sistema de arrefecimento dentre outros além do número de automóveis existentes. Assim, estudos que venham a possibilitar o controle de emissão de ruídos têm sido propostos e realizados.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T18:26:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T02:06:22Z : No. of bitstreams: 1 142670.pdf: 1992499 bytes, checksum: 6f0b46c3dc3aa771f03903e4c9e644f0 (MD5)