Estudo numérico e experimental do desempenho de barreiras acústicas com estrutura periódica

Abstract

O ruído de tráfego representa uma preocupação para a saúde da população, principalmente a que habita os grandes centros urbanos. Assim, a implantação de barreiras acústicas revela-se como uma das principais medidas de mitigação adotadas. Por forma a otimizar o efeito gerado por uma barreira acústica tradicional, nas últimas décadas, têm sido alvo de estudo barreiras com diferentes configurações, como é o caso das barreiras acústicas com estrutura periódica baseadas no conceito de cristal sónico. A tipologia de barreira considerada nesta dissertação apresenta, como principal vantagem, o facto de inibir a passagem de ondas sonoras em determinadas gamas de frequência, denominadas “bandgaps”, permitindo a passagem de energia através da barreira para as restantes gamas de frequência. No presente trabalho foi analisado o comportamento de barreiras acústicas baseadas no conceito de cristal sónico recorrendo a estudos numéricos e experimentais. Assim, numa primeira fase, foi realizado um estudo comparativo entre os resultados obtidos experimentalmente e os resultados obtidos através de modelos numéricos 2D e 3D, onde se procurou analisar o comportamento acústico de diferentes barreiras através do parâmetro de perda por inserção. Numa segunda fase, efetuou-se um estudo paramétrico e comparativo para diferentes soluções de barreiras acústicas, variando a geometria dos cilindros dispersores e o seu arranjo na estrutura da barreira. Uma vez realizadas as diferentes análises é possível concluir que barreiras acústicas com uma estrutura periódica representam uma alternativa válida às barreiras acústicas ditas tradicionais, principalmente quando se pretende inibir a propagação das ondas sonoras numa dada gama de frequência.

Traffic noise is a concern for heath of population living, mainly, in urban centres. So, the implantation of noise barrier is revealed as one of the main mitigation measures adopted. In order to optimize the effect generated by a traditional noise barrier, in the last decades, barriers with different configurations have been subject of study, such as barriers with periodic structure based on sonic crystal concept. The barrier type considered in this dissertation has, as main advantage, the possibility to inhibit the passage of sound waves in some frequency ranges, namely “bandgaps”, allowing the passage through the barrier for the other frequency ranges. In this present work, was analysed the behaviour of noise barriers based on sonic crystal concept using numerical and experimental studies. Thus, in a first stage was performed a comparative study between the experimental results and results from 2D and 3D numerical models, which is sought to compare attenuation levels generated by the barrier defined by the insertion loss parameter. In a second stage, a parametric and comparative study for differents acoustic barriers solutions was performed, varying the geometry of the scatterers and their arrangement in the barrier structure. Once the different analyses were performed, it was possible to conclude that acoustic barriers with a periodic structure represent a valid alternative to traditional acoustic barriers, mainly where the purpose is to inhibit the propagation of sound waves in a certain frequency range