Development of parametric optimization methodology for tuning the frequency of noise control of Helmholtz resonators made from commercial concrete blocks
Revista Brasileira de Ciência, Tecnologia e Inovação (RBCTI)
Development of parametric optimization methodology for tuning the frequency of noise control of Helmholtz resonators made from commercial concrete blocks
Autor Correspondente: R. H. Oliveira Filho | [email protected]
Palavras-chave: Ressonador de Helmholtz; Otimização paramétrica; Controle de ruído de baixa frequência, Helmholtz Resonator, Parametric optimization, Low frequency noise control.
Resumos Cadastrados
Resumo Português:
Os métodos tradicionais para controle de ruído são eficazes para sons de médias e altas frequências, ficando clara a necessidade do desenvolvimento e disponibilização de algum sistema que promova a atenuação do ruído em baixas frequências. Em vista disso, propôs-se neste trabalho o estudo do desempenho de blocos de cimento quando transformados em ressonadores de cavidade, ou de Helmholtz, que possuem a capacidade de absorver e atenuar ruídos de baixa frequência, além da possibilidade de sintonização na frequência de interesse, de acordo com sua geometria. Foi elaborada uma metodologia de otimização paramétrica utilizando os modelos matemáticos conhecidos para a construção de ressonadores, possibilitando a escolha da melhor geometria que o ressonador deverá ter para cada necessidade. Para tanto, fez-se uma analogia com um sistema mecânico massa-mola-amortecedor, sendo o modelamento matemático implementado em MATLAB® . Foi feita uma análise de sensibilidade para a influência do volume da câmara e da área de abertura da cavidade na eficiência do ressonador. Conhecido este comportamento, desenvolveu-se uma rotina de otimização via Algoritmo Genético buscando a melhor geometria para uma determinada faixa de frequências a ser controlada. Na análise das superfícies de resposta, observou-se a influência da geometria na eficiência do ressonador, e a partir da função resposta em frequência estimou-se a faixa de frequência de atenuação que seria possível sintonizar. A partir da análise inicial, constatou-se que quanto menor a área de abertura e maior o volume da cavidade, melhor a atenuação proporcionada. Para a otimização, o volume total da cavidade foi dividido em dois, assim o sistema resultante apresentou duas frequências naturais com valores de atenuação distribuídos no espectro de frequências. A otimização desenvolvida retornou como resultado um sistema cujas frequências de ressonância se mantiveram dentro da faixa prevista e com atenuação significativa.
Resumo Inglês:
need for the development and provision of any system that promotes noise attenuation at low frequencies. In view of this, it was been proposed in this paper the study of the performance of concrete blocks when turned on cavities or Helmholtz resonators they have the ability to absorb and reduce lowfrequency noise besides the possibility of tuning to the frequency of interest, according to your geometry. Was elaborated a methodology of parametric optimization using mathematical models known for building resonators, choosing the best geometry that the resonator should have for every need. For this purpose an analogy with a mechanical system mass spring damper, mathematical modelling been implemented in MATLAB® . A sensibility analysis for the influence of the volume of the chamber and the opening area of the cavity resonator efficiency. Known this behavior developed an optimization routine with Genetic Algorithm searching the best geometry for a given range of frequencies to be controlled. In the analysis of response surfaces, it was observed the influence of geometry of the resonator efficiency and from the frequency response function was estimated the frequency range to which it would be possible to tune. From the initial analysis, it was found that the smaller the area cross-section and increased the volume of the cavity the better the attenuation provided. For optimization, the total volume of the cavity was been divided in two so the resulting system presented two natural frequency with attenuation values distributed in the frequency spectrum. The optimization developed returned as result a system whose resonance frequency remained within the expected range and with significant attenuation.
