Análises de incertezas e de sensibilidade global para edução de impedância acústica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Bonomo, Lucas Araujo
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/226905
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2021.
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Esse trabalho se dedica à análise das incertezas experimentais associados à determinação da impedância de amostras de liners na bancada do Laboratório de Vibrações e Acústica da UFSC. Foram analisados dois métodos de edução, mais especificamente o método inverso baseado no método do acoplamento modal para modelar o campo acústico dentro do duto, e, o método direto baseado na extração do número de onda com o algorítimo de Kumaresan-Tufts (KT). Foram consideradas como fontes de incertezas o campo acústico, as dimensões geométricas da bancada, e as temperatura e velocidade do escoamento. As incertezas estimadas nas fontes foram propagadas para a impedância eduzida por meio de simulações de Monte Carlo. Foram analisados os efeitos da velocidade do escoamento, da direção de propagação acústica em relação ao escoamento, da atenuação e do comprimento da amostra. Os resultados indicam maiores níveis de incerteza para maiores velocidades de escoamento. Notou-se também maiores níveis de incerteza para o caso da propagação sonora na mesma direção do escoamento. Os resultados sugerem também que a incerteza na impedância eduzida é menor quanto maior for a atenuação observada, até o limite do ruído de fundo do escoamento. Os resultados sugerem que o uso de amostras mais longas permite a obtenção de resultados mais precisos, principalmente em frequências mais baixas. Para o método de edução baseado no algorítimo KT em específico, notou-se que o uso de microfones mais espaçados produz resultados mais precisos, mesmo que em menor número de pontos de medição. Os resultados não foram conclusivos quanto a definição de um método mais efetivo, tendo sido notadas vantagens a depender do caso em questão. Por fim, a contribuição de cada grupo de fonte de incerteza foi determinada por meio da análise de sensibilidade global através da determinação dos índices de Sobol? de primeira ordem. Foram diagnosticadas como principais fontes de incerteza o campo acústico e a separação dos microfones para o algorítimo KT e o número de Mach para o método do acoplamento modal.Abstract: Aeroengine noise is one of the main noise sources of modern commercial aircraft. Turbofan noise can be divided into several components and the fan noise plays a lead role in aircraft certification process. The acoustic signature of the fan noise is tonal. Acoustic liners are applied into the turbofan nacelle walls, to provide noise attenuation in a narrowband frequency. Those liners are tipically represented by its acoustic impedance. The determination of this impedance is a key point to liner design, since its known that the impedance deppends on liner geometry and opperational conditions. This works analysis the experimental uncertainties associated with the impedance eduction with the test rig of the Laboratory of Vibration and Acoustics of UFSC. Two different eduction techniques are considered: an inverse method based on the Mode Matching Method and a direct method based on the wavenumber extraction with the Kumaresan-Tufts algorithm (KT). The acoustic field, the test rig dimensions and the aeroacoustic parameters were considered as fundamental uncertainty sources. The uncertainty was propagated from the fundamental sources to the educed impedances with Monte Carlo simulations. The effects of flow velocity, acoustic propagation direction and the liner sample attenuation and length were analyzed. Results suggests that the uncertainty level increases with the flow Mach number. Also, the results suggests that downstream propagation waves have higher uncertanty when compared to upstream waves. The uncertainty was found to be lower with higher liner sample acoustic attenuation, up to the limits of flow noise. Results also suggests that larger samples allows more precise results. For the impedance eduction with the KT method it was noticed that less microphones but more spaced were able to evaluate with lower uncertainty. It was not possible to define a more precise eduction method, with the answer to deppends for each considered case. Finnaly, the uncertainty contribution of each fundamental source was estimated with a global sensitivity analysis based on Sobol? indices. Results suggests that the acoustic field and microphone separation plays a lead role on the uncertainty when using the KT method. For the Mode Matching Method, it was found that the main uncertainty source is the flow Mach number.Cordioli, Júlio ApolinárioUniversidade Federal de Santa CatarinaBonomo, Lucas Araujo2021-08-23T14:04:46Z2021-08-23T14:04:46Z2021info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis129 p.| il., gráfs., tabs.application/pdf372137https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/226905porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2021-08-23T14:04:46Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/226905Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732021-08-23T14:04:46Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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