Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T21:42:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 313725.pdf: 4451698 bytes, checksum: 3b6cc1f137a4106ae36ac69201691a1f (MD5) / O presente trabalho analisa o funcionamento de uma bomba hidráulica automotiva e apresenta o estudo de três propostas para redução de ruído gerado pelo escoamento. A análise é realizada a partir da simulação de um modelo numérico da bomba desenvolvido para plataforma MatLab/Simulink. Os resultados da simulação são, então, validados experimentalmente em bancada de testes apropriada que utiliza o Método da Segunda Fonte (SSM) para calcular a flutuação do escoamento (flow ripple) da bomba. Após a análise detalhada dos mecanismos de geração de escoamento da bomba, é realizado o estudo de três propostas de alterações no desenho dos componentes do conjunto rotativo da bomba de modo a proporcionar um escoamento de saída mais plano possível, isto é, isento de flutuações. Duas dessas propostas, chamadas de 3P e 9P, apresentaram ótima redução de amplitude de flutuação. Entretanto, como efeito colateral, ambas deram origem a um desbalanceamento no eixo da bomba que pode provocar vibração e desgaste excessivo. A última proposta (8P) utiliza um rotor de oito palhetas e um novo perfil interno de anel came na tentativa minimizar o caráter pulsátil da bomba. Os resultados simulados mostram uma boa redução do ruído, principalmente nas frequências de interesse características do ruído tipo moan e whine. A partir destes resultados são fabricadas bombas-protótipos que são testadas experimentalmente em bancada e avaliadas em veiculo. Estas, por sua vez, não apresentaram o desempenho acústico esperado. Discussões sobre estes resultados, assim como sugestões para trabalhos futuros, são apresentados no final do trabalho.<br> / Abstract : This paper analyses the operation of an automotive hydraulic pump and presents three proposals to reduce flow ripple noise. The analysis is carried numerically using a Matlab / Simulink based pump model. The simulation results are validated experimentally on a test rig using the Second Source Method (SSM) that calculates the pump flow ripple. After detailed analysis of the pump flow generation mechanisms, three proposals considering rotating group components design changes are presented in order to make the pump outlet flow as flat as possible, i.e., free of ripple. Two of those proposals, called 3P and 9P, have showed great flow ripple reduction. However, as a side effect, both gave rise to unbalanced forces on pump shaft which can cause excessive vibration and wear. The last proposal (8P) uses an eight vanes rotor and a new internal profile cam ring in order to minimize the pulsatile pump flow characteristics. The simulated results show good noise reduction, especially in the frequencies of interest related with moan and whine noise. From this new rotating group design, new pumps are manufactured and tested on vehicle as well as on a bench test. However, the evaluations results have not presented the acoustical performance expected. Discussions about these results, as well as suggestions for future work are presented in the work.

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.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2013-07-15T22:02:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T18:47:29Z : No. of bitstreams: 1 223227.pdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológio. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-06T00:10:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 320457.pdf: 20611469 bytes, checksum: 4931cb5c79a83ad14ac002009bc7a554 (MD5) Previous issue date: 2013 / Materiais porosos flexíveis como espuma, lã de vidro e lã de rocha são amplamente utilizados em tratamentos acústicos. Esses materiais apresentam sua capacidade de absorção sonora devido à dinâmica interna que converte a energia sonora e vibracional em energia térmica. As propriedades físicas desses materiais como resistividade ao fluxo, módulo de elasticidade, porosidade, tortuosidade, fator de perda e coeficiente de Poisson podem ser obtidas experimentalmente e utilizadas nas simulações da absorção sonora. Foram considerados os modelos analíticos de Ingard e de Biot-Dazel para a propagação de ondas em meios porosos e fibrosos. As propriedades físicas macroscópicas de três materiais, melamina, lã de rocha e fibra de vidro, com diferentes densidades foram determinadas experimentalmente. A absorção sonora foi medida em tubo de impedância e comparada com resultados analíticos. As curvas analíticas pelo modelo de Biot Dazel apesentaram melhor concordância com as curvas experimentais que as curvas analíticas geradas pelo modelo de Ingard. A fim de verificar o efeito do ar nos poros dos materiais, o módulo de elasticidade foi determinado com as amostras posicionadas em um ambiente com vácuo, indicando pequena variação do módulo quando na presença do ar. Quando a velocidade relativa do fluido em relação à estrutura è nula, a curva de absorção apresenta um valor mínimo em uma frequência específica. Este efeito foi observado nas curvas experimentais e analíticas <br>

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-06T00:19:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 320236.pdf: 95694404 bytes, checksum: 82a5bb81c9e988f28f772b15cb7a8bba (MD5) Previous issue date: 2013 / Existe uma pressão contínua das pessoas e autoridades para a redução dos níveis de ruído das mais diversas áreas. Em muitos casos as fontes de ruído são bem conhecidas e as soluções para a redução de ruído podem ser aplicadas. Porém, em diversas situações, a origem do ruído não pode ser determinada. Para isto utilizam-se técnicas de visualização de campo acústico, sendo uma dessas técnicas o beamforming. O beamforming é capaz de identificar as fontes sonoras com a utilização de uma matriz de microfones, podendo ser aplicado em campo próximo ou campo distante. O objetivo deste trabalho é o de identificar as influências dos erros de posicionamento dos microfones e as influências da temperatura e umidade relativa nas medições de beamforming. Para isto, o nível de pressão sonora, os mapas de beamforming, a correlação de resposta entre a matriz correta e a matriz com erros de posição, a faixa dinâmica e a largura de lóbulo para diversas perturbações e diversas frequências foram avaliados e comparados <br> / Abstract: There is a continuous pressure from people and authorities to reduce noise levels from several areas. In many cases, the noise sources are well known and solutions for noise reduction can be applied. However, in many situations, the noise source can not be determined. With this purpose, it is used sound ?eld visualization techniques, being one of these techniques the beamforming. The beamforming is able to identify the sound source using an array of microphones, which can be applied in the near ?eld or far ?eld. This dissertation aims to identify the in?uence of microphones positioning errors and the in?uence of temperature and relative humidity in the measurements. With this aim, the sound pressure level, the beamforming maps, the correlation between the correct matrix array and the positioning errors matrix array, dynamic range and lobe wide for several disturbances and frequencies were evaluated andcompared.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T20:54:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 197259.pdf: 3150760 bytes, checksum: 1babd00a556826ff3db8cc53a0580e52 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T01:44:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Este trabalho descreve os efeitos das folgas entre eixo virabrequim, bloco e bronzinas do motor Fire 999cc 8V sobre os níveis de ruído e vibração do mesmo. Para tal, foram utilizadas bronzinas de diferentes espessuras para simular três níveis de folga: mínima, média e máxima. A implementação das folgas ocorreu em duas etapas. Na primeira, foi variada a espessura das bronzinas dos cinco mancais simultaneamente, nos três níveis de folga e em cada um dos níveis foram medidos os níveis de pressão sonora, em dB(A), e os níveis de aceleração, em dB. Na segunda etapa foi variada a espessura das bronzinas de forma individual, utilizando-se os três níveis descritos. Para cada nível de folga e para cada mancal foram também medidos os níveis de pressão sonora e os níveis de aceleração. Nas duas etapas descritas as aquisições foram feitas em bandas de frequência de 1/3 de oitava. Para se determinar as regiões de frequências de interesse foram analisadas as curvas de resposta em frequência dos principais componentes do conjunto bloco/motor. A análise dos resultados ocorreu de forma comparativa entre os espectros de pressão sonora e aceleração assim adquiridos, além do uso de técnicas de análise espectral por FFT. As folgas máximas apresentam os maiores níveis de variação, da ordem de 7 dB em relação as folgas mínimas. Dentre os mancais analisados, os mancais das extremidades do virabrequim apresentaram maior sensibilidade às variações das folgas. As variações dos níveis de ruído e vibração em função das folgas são bastantes significativas nas frequências naturais dos componentes, principalmente as frequências do conjunto bloco/motor montado (pistões, bielas, virabrequim, bloco e bronzinas).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T02:09:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 197301.pdf: 8240344 bytes, checksum: 93ec3a3972ac68adb976e0a0a30e4f88 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T02:17:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Silenciadores são desenvolvidos com a finalidade de atenuar o ruído emitido por veículos automotores para limites aceitáveis e o atendimento à legislação vigente. Fazem parte do sistema de exaustão e têm a função de atenuar o ruído gerado pelo motor, através da reflexão das ondas sonoras ou através da dissipação das mesmas. Os silenciadores podem ser projetados através de softwares baseados em métodos numéricos, como Elementos Finitos e matrizes de transferência. A performace dos mesmos, como a perda de transmissão sonora, pode ser verificada experimentalmente, o que permite uma definição mais rápida do projeto, assim como análise de posteriores modificações. Este trabalho visa apresentar técnicas de modelamento numérico e de medições experimentais de silenciadores quantificando a perda de transmissão sonora dos mesmos. Diversas configurações de silenciadores foram modeladas através da técnica de matrizes de transferência e validadas através de medições experimentais em peças protótipos. Utilizando a técnica de função de transferência com o uso do método de dois microfones, foi analisada a influência dos elementos de um silenciador na perda de transmissão sonora. A concordância entre os resultados é considerada satisfatória. Como procedimento final, comparou-se o nível de pressão sonora emitido da saída de sistema de exaustão de um veículo, para quatro rotações distintas, com e sem o uso de um silenciador reflexivo, demonstrando-se a faixa de atenuação acústica do mesmo e confrontando com a perda de transmissão sonora deste, medida experimentalmente.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2003. / Made available in DSpace on 2012-10-21T04:31:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 272845.pdf: 2105770 bytes, checksum: 5ce48729fa06ff75763a445556f70d67 (MD5) / O presente trabalho considera a previsão numérica do campo acústico gerado por jatos turbulentos subsônicos. Em função das características totalmente diferentes dos campos acústico e do escoamento, adota-se uma metodologia híbrida realizada em duas etapas. A primeira consiste na solução prévia dos campos instantâneos do escoamento turbulento (velocidade e pressão) através da Simulação de Grandes Escalas (SGE), com o modelo de sub-malha de Smagorinsky. Na segunda etapa avalia-se a pressão sonora para diferentes posições de observador usando a analogia acústica de Lighthill, implementada em rotinas desenvolvidas no trabalho. A analogia de Lighthill é representada por uma equação de onda não homogênea, cujo termo de não homogeneidade é função do campo instantâneo de velocidade e da massa especifica na região compreendida pelo escoamento. Assim, o campo de velocidade determinado a partir da resolução das equações de Navier-Stokes filtradas da SGE fornece, em última instância, os dados necessários para a avaliação da fonte sonora do ruído. Uma geometria de jato plano é escolhida para a análise, considerando-se três níveis de velocidade, representados pelos números de Reynolds iguais a 400, 3.000 e 7.200. Resultados de grandezas médias são apresentados, tais como perfis de velocidade, perfis de tensões de Reynolds e campo de intensidade turbulenta. Além disto, campos instantâneos de vorticidade e de viscosidade turbulenta de sub-malha são também disponibilizados para ilustrar a natureza transiente e assimétrica do escoamento. Resultados do espectro de freqüência da pressão sonora são obtidos para várias posições do observador, nas diferentes condições de velocidade do jato. Em linhas gerais, os resultados demonstram ser fisicamente consistentes, sendo a lei do inverso da distância rigorosamente observada. A pressão sonora apresenta em quase todos os casos um espectro de freqüência característico de ruído branco, típico do ruído gerado por escoamentos turbulentos. A metodologia possui potencial para desenvolvimentos futuros. Parte desses desenvolvimentos deveria considerar a redução de ruído espúrio, decorrente de erros de truncamento e pelo uso de condições de contorno de caráter reflexivo na resolução dos jatos. / The present work considers the numerical prediction of the acoustic field generated by turbulent plane jet. Considering the strong physical distinction between the flow field and the acoustic field, the problem has been solved through a hybrid methodology composed of two steps. In the first one, the turbulent jet flow is numerically solved using large eddy simulation (LES), so that the transient behavior of the large turbulence scales can be described. Effects associated to small scales are taken into account via Smagorinsky#s sub-grid viscosity model. In the second step, the sound pressure level is estimated from the transient flow field using Lighthill#s analogy. The turbulent plane jet is solved for three Reynolds numbers (Re = 400; 3.000 and 7.200). Results of average quantities (such as velocity, Reynolds stress and turbulence intensity) are shown to be in agreement with available data in the literature. Results of instantaneous fields for vorticity and sub-grid viscosity are also made available to illustrate the transient and asymmetric nature of turbulence. Results of sound pressure level for different observer#s positions are seen to be physically consistent, with levels decaying correctly in respect to the distance. The sound pressure level resembles a white noise spectrum, typically attributed to turbulence. Despite the physical consistency of the flow field and some encouraging predictions for sound pressure level, the present methodology should be further developed to minimize the presence of spurious noise in the results. Two aspects of merit for a separate work are the investigation of truncation error and the implementation of non reflecting boundary conditions.