Estudo numérico e experimental do desempenho de atenuadores acústicos dissipativos de unidades de tratamento de ar

• Autor(a) principal: Duarte, Guilherme Pedro de Pina
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/18364
• topic: Atenuadores dissipativos; UTA; Propagação de ondas sonoras; Constante de atenuação normalizada; Otimização aerodinâmica; Mecânica dos fluidos computacional; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Mecânica

As Unidades de Tratamento de Ar (UTA), responsáveis pela climatização de espaços interiores, aplicam o conceito de centralização de processos ao tratamento de ar ao controle da sua qualidade. Inerente ao processo, está a emissão de um espectro sonoro ruidoso contínuo, que a médio e longo prazo se torna prejudicial aos seus recetores. Normalmente instalada perto da fonte sonora, a secção de tratamento acústico recorre a atenuadores passivos para reduzir a intensidade do espectro, de forma a minimizar os seus efeitos. Este processo, promove inevitavelmente uma perda de carga no escoamento, devido à interação do mesmo com a secção. Na presente dissertação desenvolve-se um estudo em torno desta problemática e escolhem-se os atenuadores dissipativos de perfil retangular como base de um projeto de otimização energética e de compreensão do fenómeno de atenuação acústicoque lhe está associado. A abordagem à componente acústica dos atenuadores, assentará no estudo teórico do fenómeno de propagação sonora, i.e. no desenvolvimento analítico da equação de onda para a secção analisada, na caracterização da técnica de atenuação intrínseca ao material fibroso e na apresentação de um modelo empírico de previsão das propriedades do mesmo. Em seguida, de modo a caracterizar a perda inerente à inserção da secção analisada, são apresentados e comparados modelos empíricos de previsão acústica, baseados em gráficos de desempenho da constante de atenuação normalizada associada aos atenuadores dissipativos. A otimização energética da secção tem por objetivo a redução do valor de perda de carga efetiva na secção analisada. Para isso, recorre-se a um modelo experimental instalado numa UTA típica, como forma de o avaliar e quantificar na secção. A base experimental obtida, é posteriormente utilizada como termo de comparação para o desenvolvimento e afinação de um modelo numérico na área da mecânica dos fluidos computacional. Pretende-se que o mesmo, seja capaz de simular a interação entre o escoamento induzido pela UTA e a secção de atenuação acústica. A segunda etapa da componente energética, baseia-se na análise e compreensão do fenómeno de interação entre a geometria dos atenuadores e o escoamento com base no modelo numérico. O modelo desenvolvido é depois utilizado como ferramenta de otimização para a componente aerodinâmica, identificando zonas desfavoráveis ao escoamento, onde seja possível atuar por forma a reduzir a perda de carga medida. Por último, recorre-se novamente ao modelo experimental e validam-se as geometrias sugeridas pelo modelo numérico, comparam-se resultados e apresentam-se conclusões acerca do alcance da metodologia de otimização adotada.