Síntese de subsistemas por funções de impedância aplicada ao projeto acústico de cavidades - Gustavo Paulinelli Guimarães (2013)
Há uma extensa variedade de aplicações em engenharia em que é necessário desenvolver o projeto acústico de cavidades, as quais foram concebidas com objetivos os mais diversos. No setor aeroespacial destacam-se: cabine de passageiros em aeronaves, baia de equipamentos, coifa e câmara de combustão de motor foguete em veículos espaciais. No projeto acústico de cavidades é comum deparar-se com a característica de materiais que dependam da frequência e com modos complexos provenientes de sistemas com alto amortecimento local. Nesse sentido, a pesquisa aqui proposta pretende utilizar os avanços alcançados com métodos de síntese de subestruturas e de modificação estrutural, mais especificamente, os que se baseiam no domínio da frequência, para desenvolver um modelo de síntese de subsistemas acústicos utilizando funções de impedância. Objetiva-se predizer o comportamento acústico de uma nova cavidade, através da síntese de subsistemas (cavidade original e elementos modificantes) via funções de impedância escalonadas. Puderam ser comprovados: o acoplamento de cavidades (para alteração de formas modais e frequências naturais); a aplicação de material de absorção (visando atenuação resistiva); e a inserção (simples e múltipla) de ressonadores (visando atenuação reativa), sem a necessidade de refazer modelos completos. O método mostrou-se bastante versátil, ao utilizar modelos numéricos (elementos finitos) e analíticos concomitantemente com funções de impedância obtidas experimentalmente. Seu desempenho se destacou pela habilidade em lidar com modos complexos e características dependentes da frequência, bem como pela possibilidade realizar síntese simultânea ou distribuída. Como estudo de caso, ressonadores foram inseridos em uma câmara de combustão de motor foguete, através da síntese proposta, e a validação foi realizada em um ensaio a frio para comprovar sua atenuação, de fundamental importância para o controle da instabilidade de combustão.