Simulação de não linearidades no campo acústico gerado por corpos com grandes amplitudes de deslocamento

• Main Author: Hattori, Marcos Akira
• Other Authors: Universidade Federal de Santa Catarina
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: 2013
• Subjects: Engenharia mecânica; Acustica nao-linear; Compressores herméticos; Deslocamento
• Online Access: http://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/103448

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológio, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2012. === Made available in DSpace on 2013-07-16T04:41:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 316655.pdf: 5472051 bytes, checksum: 374bcfda7278fd881203d87f0000aa2c (MD5) === Compressores lineares possuem em seu principio de funcionamento molas helicoidais as quais vibram com grandes amplitudes de movimento. O objetivo deste trabalho é modelar, simular e caracterizar o campo acústico gerado através da vibração de um componente de seção circular com grandes deslocamentos. A inclusão dos efeitos de grandes deslocamentos eleva a complexidade para solução analítica do problema. Neste trabalho foram inicialmente criados dois modelos numéricos para descrever o campo acústico gerado por estas fontes. A primeira abordagem consiste em um modelo acústico em Elementos Finitos que considera o meio fluido linear em combinação com a abordagem Euleriana-Lagrangeana Arbitrária para a malha móvel. O segundo modelo consiste em uma abordagem de dinâmica dos fluidos computacional (CFD) para descrever o campo acústico gerado. Os efeitos de grandes deslocamentos da fonte também são considerados para este caso. A validação destes dois métodos foi realizada utilizando dados experimentais disponíveis na literatura. Por fim, um terceiro modelo foi desenvolvido através da implementação equação da onda não linear de acústica onde são mostradas as influências dos efeitos não lineares presentes no fluido. A comparação dos resultados obtidos mostra boa concordância entre o modelo acústico linear e o modelo CFD. Constata-se que para número de Mach pequeno a oscilação senoidal de uma fonte com grande amplitude de deslocamento gera um campo acústico contendo harmônicas da frequência fundamental de oscilação, as quais se devem às não linearidades geométricas.<br> === Abstract : Linear compressors operate with helical springs that vibrate with large amplitude of motion. The objective of this work is to model, simulate and characterize the sound field generated by vibration of a circular section component with large displacements. The inclusion of large displacement effects makes the analytical solution too complex. Two numerical models were developed to describe the sound pressure field generated by the source. The first approach consists of a Finite Element acoustic model which considers the linear description to the fluid medium and combines the Arbitrary Lagrangian-Eulerian approach to the moving mesh. The second model consists of a computational fluid dynamics approach (CFD) to describe the generated sound field. The effects of source´s large displacement are also considered. The validation of these two methods was performed using experimental results available in the literature. Finally, a third model was developed by implementing the nonlinear wave equation where are shown the influence of nonlinear effects present in the fluid. A comparison of results shows good agreement between the linear acoustic model and CFD model. Was observed that for small Mach numbers a sinusoidal oscillation from a source with large amplitude displacement generates an acoustic field containing harmonics of the fundamental frequency of oscillation, which is due to the geometrical non-linearities.