Técnica numérica de colocación puntual para la caracterización acústica eficiente de silenciadores disipativos con gradientes térmicos

Autores UPV
Año
CONGRESO Técnica numérica de colocación puntual para la caracterización acústica eficiente de silenciadores disipativos con gradientes térmicos

Abstract

En este trabajo se presenta una técnica numérica computacionalmente eficiente basada en colocación por puntos, con la que se lleva a cabo el modelado y análisis tridimensional del comportamiento acústico de silenciadores disipativos con gradientes de temperatura en el interior del material absorbente. Dicho material queda separado de la región central del silenciador por medio de un conducto perforado. La utilización de una formulación completa 3D basada en el método de los elementos finitos tiene asociado un elevado coste computacional en configuraciones de geometría arbitraria y gradientes de temperatura complejos. Para superar este inconveniente, el presente trabajo propone la utilización de un enfoque 2D de elementos finitos que permite extraer los autovalores y autovectores asociados a la sección transversal del silenciador, incluyendo la variación radial de la temperatura y por tanto de las propiedades del material absorbente. Con el fin de que dichos autovalores (números de onda) y autovectores (modos de presión) puedan acoplarse axialmente con un bajo coste computacional, se asume una temperatura axial uniforme cuyo valor es el promedio entrada/salida. A continuación, se utilizan las ecuaciones de compatibilidad de los campos acústicos (presión y velocidad acústica axial) en las discontinuidades geométricas junto con el método de colocación por puntos para obtener los coeficientes de propagación de ondas en las diferentes regiones que forman parte del silenciador, tales como la cámara central y los conductos de entrada y salida. La metodología implementada se compara con resultados obtenidos en simulaciones completas 3D de elementos finitos que incluyen gradientes de temperatura tanto axiales como radiales, mostrando una buena concordancia y un menor coste computacional. De esta manera, para las configuraciones analizadas puede concluirse que la consideración del gradiente radial de temperatura tiene gran influencia en las predicciones de atenuación de ruido, mientras que el gradiente axial puede aproximarse mediante su valor medio sin variaciones significativas de los resultados.