Simulação numérica da propagação de ondas acústicas em dutos

• Autor(a) principal: Cavalcanti, Conrado Martins
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
• Texto Completo: http://app.uff.br/riuff/handle/1/24536
• topic: Emissão acústica; Propagação de ondas; Simulação numérica; Dutos; Engenharia Mecânica; Simulação numérica; Propagação de ondas; Duto; Acoustic emission; Wave propagation; Numerical simulation; Pipes

Este trabalho tem como intuito a simulação numérica da propagação de ondas acústicas de pressão no interior de dutos. A equação da onda acústica em duas dimensões é resolvida numericamente no domínio do tempo via método das diferenças finitas (MDF). O objetivo do trabalho é analisar a propagação de ondas até um receptor, que registra a amplitude das ondas em um ponto ao longo do tempo, de forma que descontinuidades sintéticas modeladas na parede da tubulação possam ser detectadas. Uma fonte e um receptor são posicionados na linha de centro do duto, distando de uma dada distância entre si, com registro das reflexões das paredes da tubulação. As condições de implementação do programa de simulação numérica são discutidas, como o número de Courant e o tamanho máximo da célula unitária espacial. É feita a simulação de um domínio sem descontinuidades; com vazamento sintético; e com corrosão alveolar sintética. A frequência de corte para a fonte emissora usada é de 100 kHz, a resolução da malha espacial de 2 mm, e o tempo de simulação de 1,65 ms. Resultados das curvas do receptor para cada caso também são analisados para simulações pelo método dos elementos finitos, através do software COMSOL Multiphysics®, versão 5.1. Comparações entre as ondaletas sem e com descontinuidades mostram que a metodologia é capaz de registrar o vazamento ou corrosão alveolar inseridos sinteticamente. Para o caso com vazamento, a onda de descontinuidade é captada com amplitude entre aproximadamente 2% (MDF) e 3% (COMSOL) da amplitude da onda de 1ª reflexão do duto. Para o caso com corrosão, é captada com amplitude entre aproximadamente 4% (MDF) e 8% (COMSOL) da amplitude da onda de 1ª reflexão. Simulações mais complexas e estudos experimentais são sugeridos a fim de validar o potencial deste tipo de técnica de inspeção; além de um possível método decisório de algoritmo com aprendizado de máquina.