ACUSTICA

Autor: Gil Alías David.
Año: 2005.
Universidad: PONTIFICIA COMILLAS.
Centro de lectura: Alberto Aguilera, 25.
Centro de realización: Escuela Técnica Superior de Ingeniería.

Resumen: El control de las fuentes de ruido y sus niveles energéticos, especialmente de las asociadas a las actividades del transporte, tienen en la actualidad cada vez una mayor demanda. Dentro de éstas, las debidas al tráfico rodado hace bastantes años que se vienen estudiando, pero las asociadas al tráfico ferroviario han estado más descuidadas. La progresiva presión social por la contaminación ambiental, unida al creciente número de infraestructuras ferroviarias con incidencia sobre los núcleos habitados motiva el tema de interés de esta Tesis. La necesidad de abordar geometrías reales, que son complejas tanto por la ubicación de la fuente como por las soluciones estudiadas (barreras acústicas con cumbreras entre otras) sugieren la utilización de un método numérico capaz de resolver estas dificultades. De entre los posibles, se opta por el empleo del Método de los Elementos de Contorno (MEC), por su excelente adecuación a dominios abiertos. Se partió de una versión de código abierto del MEC, a la que fue preciso introducir algunas modificaciones. Una vez adaptado se procedió a su validación, comparando sus resultados, para geometrías sencillas, con algoritmos analíticos basados en soluciones aproximadas a la teoría general de Sommerfeld. El paso siguiente consistió en un profundo análisis de la geometría más adecuada para resolver el problema del aislamiento acústico del ruido ferroviario mediante la interposición de barreras. Los resultados han permitido cubrir sobradamente los objetivos propuestos consistentes en el análisis y evaluación de la adecuación del Método de los Elementos de Contorno (MEC) en la resolución del cálculo de pérdidas por inserción en barreras acústicas específicas para ferrocarriles y en el estudio de la geometría más apropiada para conseguir la máxima protección. Respecto al primero se han identificado las limitaciones del MEC, poniéndose de manifiesto sus grandes ventajas en la resolución del problema. Así, se han definido los criterios de convergencia necesarios, comprobándose que con la formulación empleada no es preciso hacer un tratamiento específico para las frecuencias irregulares. En cuanto al segundo se ha comprobado en todos los análisis efectuados, que la configuración óptima de la barrera acústica es una con cumbrera en T y con material absorbente en su parte superior, aunque dentro de dicha configuración las pérdidas por inserción pueden variar dependiendo de la ubicación de la barrera con respecto a la fuente y la longitud de la cumbrera. Los resultados obtenidos han surgido de un exhaustivo estudio en el que se ha tenido en cuenta diversas influencias como: materiales absorbentes, cumbrera, consideración de banda ancha frente a ruido monocromático, y consideración de diferentes frecuencias (600 Hz y 2 kHz). De los resultados obtenidos merece una mención especial los correspondientes a la fase de validación del MEC con los procedimientos analíticos. Sorprendentemente se lograron unos criterios de aplicabilidad de los procedimientos analíticos, comprobando que éstos no siempre son válidos, incluso en geometrías sencillas, debido a las simplificaciones inherentes a su aplicación. De este modo se pueden acotar los márgenes de aplicabilidad de este tipo de formulaciones y/o explicar las desviaciones entre tipos de resultados (experimental /predicción). El trabajo realizado es eminentemente empírico, por lo que se creen de gran utilidad las acotaciones y recomendaciones de la aplicabilidad del MEC ya que éstas son fruto de innumerables horas de simulación numérica, pudiendo servir de experiencia previa para otros investigadores y usuarios de éste método. La variedad de resultados que se obtienen al aplicar el MEC son de muy alto interés dado que permiten caracterizar el campo acústico no solo en la zona de recepción sino también el campo acústico en el semiespacio emisor, lo que conduce a una imagen cuantificada de las perturbaciones sobre ese semiespacio debidas al hecho de implantar una barrera o pan 8 talla ac 3a5 ústica. El estudio permite ampliarse sin dificultad a la consideración del campo acústico reverberante y zonas de sobrepresión y depresión en túneles por los que atraviesa el ferrocarril, cuya problemática no está del todo resuelta, siendo de gran interés para los ferrocarriles de alta velocidad.

Autor: PUIG ORTIZ JOAN.
Año: 2005.
Universidad: POLITÉCNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: AULA CAPELLA DE L'ETSEIB.
Centro de realización: ETSEIB, PAVELLÓ F - SD.

Resumen: La tesi âEstudi del mecanisme d'autoexcitació de bisell en el domini temporal' és un treball de recerca centrat en l'estudi dels instruments musicals que utilitzen el mecanisme de bisell per a generar el so. L'objectiu de la tesi és establir un model complet d'aquest tipus d'instruments que sigui prou realista per poder relacionar els paràmetres del model amb la realitat física però alhora prou simple com per poder ser utilitzat per a la síntesi sonora per modelatge físic. Es parteix de l'esquema bàsic dels instruments autoexcitats: un element de comportament no lineal ­(el mecanisme de bisell), a través del qual hi ha l'entrada d'energia, i un element de comportament lineal energèticament passiu (la columna d'aire de l'instrument). La interacció entre aquests dos elements actua com a regulador de l'entrada d'energia. Per a la modelització del mecanisme de bisell es parteix dels resultats de Bickley pel que fa a la descripció del perfil de velocitats del doll i es proposa un model de càlcul de la deflexió que sofreix el doll en el seu recorregut per la finestra basat en una analogia mecànica. La deflexió que presenta el doll en arribar al bisell sâutilitza per a calcular les fonts de volum i de quantitat de moviment que sâintrodueixen dins el tub. Tal com indiquen estudis previs, es conclou que la font de volum és predominant enfront la font de quantitat de moviment. Per a la modelització de la columna d'aire de l'instrument es presenten dos mètodes que permeten obtenir la funció de reflexió temporal. El mètode de la multiconvolució descriu, sense apartar-se del domini temporal, la participació de totes les discontinuïtats en la funció de reflexió de la columna mitjançant un conjunt d'equacions de convolució que admeten una resolució iterativa. El mètode de les matrius de transferència descriu, en el domini freqüencial, els diferents trams de tub com a matrius de transferència que relacionen la pressió i el cabal en els dos extrems del tram. El producte d'aquestes matrius per als diferents trams del tub, la utilització de la funció de reflexió d'extrem obert i la posterior transformació de Fourier per tal d'obtenir el resultat en el domini temporal proporcionen un altre mètode d'obtenir la funció de reflexió temporal que representa el comportament dinàmic de la columna d'aire. La utilització de les equacions de l'acústica lineal, que no preveuen l'existència de component continu, fa que en el cas dels instruments de bisell amb extrem obert la formulació usual de les funcions de reflexió doni lloc a un creixement secular del component continu que no sâadiu amb la realitat física. Per tal d'oferir una solució més realista que el simple filtratge del component continu del senyal d'entrada es proposa redefinir la funció de reflexió temporal tot afegint-hi una funció que permeti l'existència de component continu en el senyal d'entrada al tub i la seva radiació a través dels extrems oberts de l'instrument. El model complet és finalment aplicat al cas d'un tub d'orgue i al d'una flauta de bec contralt. En ambdós casos es pot observar que el model descriu els fenòmens bàsics d'aquests tipus d'instruments com és el fet que sâestableixi una ona governada pels diferents modes en variar la pressió de bufada. En la modelització de la flauta de bec també sâanalitzen les ones establertes per a diferents digitacions.

Autor: TORRES PICAZO MARÍA ISABEL.
Año: 2005.
Universidad: POLITÉCNICA DE VALENCIA.
Centro de lectura: UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA.
Centro de realización: UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA.

Resumen: Esta Tesis se centra en el desarrollo e implementación de métodos para el diseño y modelado acústico de silenciadores de motores de combustión interna, a través de herramientas basadas en soluciones analíticas y numéricas de la ecuación de ondas. La necesidad de diseño que proporcionen rápida y eficazmente resultados precisos incluso a altas frecuencia ha aumentado con el tiempo, debido a que el ruido de los vehículos se ha convertido en una fuente importante de contaminación ambiental. El principal objetivo de la Tesis es la extensión y aplicación del método de ajuste modal, en combinación con el método de subestructuración, para modelar el comportamiento acústico de silenciadores disipativos. Una contribución importante es la asociada con la obtención de los modos transversales de los silenciadores, para los cuales ha sido desarrollada con éxito una nueva técnica para silenciadores disipativos que incluyen materiales absorbentes de tipo fibroso. Se han estudiado experimentalmente elementos relevante de los silenciadores, como las características de comportamiento de los materiales absorbentes o los elementos perforados, para obtener datos más precisos sobre ellos. Validando o mejorando los modelos encontrados en la bibliografía en estas medidas experimentales. Han sido evaluados varios métodos para la caracterización de materiales absorbentes. Como conclusión, se ha observado que no hay importantes diferencias entre las técnicas estudiadas. Se ha tomado el método de las dos fuentes como el más conveniente debido a que los resultados son independientes de las condiciones aguas debajo de la muestra. Se han caracterizado dos materiales con esta técnica, obteniendo los parámetros semi-empíricos del modelo de Delany y Bazley. Además, el método de las dos fuentes ha sido utilizado para la caracterización de elementos perforados, adaptando experimentalmente los resultados del modelo de Sullivan. Para llevar a cabo el análisis acústico disipativos, se ha extendido el método de ajuste modal al caso de materiales absorbentes, combinándolo con el método de subestructuración para calcular los modos transversales. Para definir el comportamiento del material, se ha tomado un modelo basado en dos parámetros, impedancia y número de onda. Se ha preferido el método de subestructuración por su versatilidad y por presentar menos problemas de índole matemática en la obtención de las frecuencias naturales y sus correspondientes modos, en comparación con el método directo. Finalmente, diversas geometrías de silenciadores han sido analizadas experimentalmente para validar los modelos desarrollados en esta Tesis. Algunas configuraciones específicas se han analizado para observar la influencia de parámetros relevantes en el diseño de silenciadores que incluyen materiales absorbentes.