Measurement and calculation of acoustic propagation constants in arrays of small air-filled rectangular tubes

Roh, Heui‐Seol; Arnott, W. P.; Sabatier, James M.; Raspet, Richard

doi:10.1121/1.400700

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“…Esta aparente contradicción se debe a que en [123] se supone que la variación de la porosidad φ no produce cambios en la resistividad R, lo cual es sólo posible si además de la porosidad se modifica otra característica del monolito. Un análisis más detallado del comportamiento del monolito muestra que existe una dependencia de R en función de φ según la expresión [11,110] …”

Section: Comparación De Resultadosunclassified

“…A partir de dicho modelo, Zwikker y Kosten [150] obtuvieron soluciones exactas para conductos de sección transversal circular. En la práctica los capilares de sección transversal cuadrada y rectangular presentan mayor interés, y se consideran en el trabajo de Stinson [131] y de Roh et al [110]. Con la presencia de flujo medio en los capilares, el modelado acústico del monolito es considerablemente más complicado.…”

Section: Motivación Y Antecedentesunclassified

“…La solución de la ecuación diferencial (2.246) se puede expresar en forma de doble serie de Fourier [53,110] …”

Section: Capilares Rectangularesunclassified

“…Este modelo consiste en la sustitución del monolito por una matriz de transferencia que asume comportamiento acústico unidimensional en su interior [47,48]. De esta forma, la solución del campo acústico puede ser tridimensional en los conductos de entrada y salida, pero no se permite la existencia de modos de alto orden en el monolito, lo cual es consistente con las características fundamentalmente unidimensionales de los conductos capilares que lo integran [52,53,110,131].…”

Section: Modelo 3d Conductos/1d Monolitounclassified

“…A partir de dicho modelo, Zwikker y Kosten [150] obtuvieron una solución aproximada haciendo algunas simplificaciones en el modelo para conductos de sección transversal circular. Desde un punto de vista práctico, la geometría de sección cuadrada y rectangular presenta mayor interés, y se considera en el trabajo de Stinson [131] y de Roh et al [110]. Selamet et al [123] utilizaron una técnica basada en elementos finitos asumiendo que el monolito se comporta como un material absorbente de tipo fibroso, de manera que sus propiedades acústicas son las de un fluido equivalente con impedancia y número de onda complejos y dependientes de la frecuencia.…”

Section: Introductionunclassified

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Contribución al modelado acústico de la línea de escape en motores de combustión. Aplicación a silenciadores y catalizadores

Antebas¹

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Valencia, Junio de 2010 TESIS DOCTORALContribución al modelado acústico de la línea de escape en motores de combustión.Aplicación a silenciadores y catalizadores. Esta Tesis Doctoral ha sido posible gracias al apoyo del Ministerio de Ciencia e Innovación y la cofinanciación de FEDER (proyecto DPI2007-62635). ResumenEsta Tesis se centra en el desarrollo e implementación de métodos eficaces para el diseño y modelado acústico de la línea de escape de motores de combustión, y en concreto, de dos de sus componentes más relevantes desde el punto de vista de control de emisiones sonoras, como son los silenciadores y los catalizadores.Por ello, se realiza una revisión bibliográfica de los modelos unidimensionales y la representación matricial asociada. También se lleva a cabo una revisión de la literatura existente en cuanto a la caracterización de elementos perforados, materiales absorbentes y monolitos. Las limitaciones y deficiencias encontradas en los modelos de onda plana evidencian la necesidad de disponer de herramientas de modelado multidimensional, válidas a altas frecuencias y para geometrías de silenciadores y catalizadores sin dimensiones predominantes.Se aplica el método de elementos finitos a la resolución de la ecuación de ondas convectiva, mediante la formulación en presión, en el interior de silenciadores con material absorbente. Se estudia detalladamente el acoplamiento entre subdominios conectados mediante elementos perforados en el interior del silenciador. También se analiza el efecto del flujo medio en la impedancia acústica, prestando especial atención a las diferentes condiciones a satisfacer por el campo acústico. Por ello, se aplican las condiciones de continuidad de velocidad y desplazamiento y se comparan los resultados proporcionados por ambas con medidas experimentales.La capacidad que posee el método de elementos finitos para abordar geometrías arbitrarias es el motivo por el que también se aplica dicho método en el modelado acústico de catalizadores comerciales de automoción. Para el modelado acústico del catalizador se recurre a dos metodologías: (1) el modelo 3D conductos/3D monolito, utilizado en la bibliografía, en el que la aplicación del método de elementos finitos implica el cálculo del campo acústico tridimensional en el catalizador completo, y (2) el modelo 3D conductos/1D monolito, propuesto en la Tesis, en el que se sustituye el monolito por una matriz de transferencia que asume una propagación unidimensional en su interior. Se comparan los resultados obtenidos mediante ambas metodologías con medidas experimentales, mostrando que la técnica propuesta da lugar a predicciones más ajustadas a la experimentación. Posteriormente, se extiende el modelo 3D conductos/1D monolito para incluir catalizadores con presencia de flujo medio en los i ii capilares.En respuesta al alto coste computacional asociado al método de elementos finitos se desarrollan herramientas analíticas tridimensionales de modelado mediante el método de ajuste modal. El desarrollo de dichas herramientas se basa en e...