A wave model for rigid-frame porous materials using lumped parameter concepts

Rossetti, Simone; Gardonio, Paolo; Brennan, M.J.

doi:10.1016/j.jsv.2004.09.034

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“…Despite the fact that porous media are commonly used as sound absorbers (Sgard et al, 2005;Rossetti et al, 2005), we are not aware of any research which applies formal optimization methods to the systematic design of such media. In this section, we show how the GA can be used to find optimal designs of periodic, fluid-filled porous media consisting of a SiC matrix, with H 2 O filling the pore space.…”

Section: Pnbg Design Of Fluid-filled Porous Mediamentioning

confidence: 99%

Genetic algorithm optimization of phononic bandgap structures

Gazonas

Weile

Wildman

et al. 2006

International Journal of Solids and Structures

139

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This paper describes the use of genetic algorithms (GAs) for the optimal design of phononic bandgaps in periodic elastic two-phase media. In particular, we link a GA with a computational finite element method for solving the acoustic wave equation, and find optimal designs for both metal-matrix composite systems consisting of Ti/SiC, and H 2 O-filled porous ceramic media, by maximizing the relative acoustic bandgap for these media. The term acoustic here implies that, for simplicity, only dilatational wave propagation is considered, although this is not an essential limitation of the method. The inclusion material is found to have a lower longitudinal modulus (and lower wave speed) than the surrounding matrix material, a result consistent with observations that stronger scattering is observed if the inclusion material has a lower wave velocity than the matrix material.

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Section: Pnbg Design Of Fluid-filled Porous Mediamentioning

confidence: 99%

Genetic algorithm optimization of phononic bandgap structures

Gazonas

Weile

Wildman

et al. 2006

International Journal of Solids and Structures

139

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“…In a silencer, the absorbent material that wraps one or several perforated ducts can be characterized on many occasions as an isotropic structure. There exist internal cavities or interconnected pores in the structure, randomly distributed, in which the air can move [146]. The path followed by the air through a porous structure, when mean flow is considered, is generally defined by a tortuous path.…”

Section: Absorbent Materialsmentioning

confidence: 99%

Advanced numerical techniques for the acoustic modelling of materials and noise control devices in the exhaust system of internal combustion engines

Orgaz¹,

María²

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This Thesis is focused on the development and implementation of general and efficient numerical methods for the acoustic modelling and design of noise control devices in the exhaust system of combustion engines. Special attention is paid to silencers, that can be divided into reactive and dissipative configurations. For the latter, significant differences are likely to appear in their acoustic behaviour, depending on the temperature variations within the absorbent material. Also, material heterogeneities associated with uneven filling processes and time degradation due to the exhaust gases, can alter the silencer attenuation performance. Therefore, numerical techniques considering all these features are required to guarantee an accurate prediction of the acoustic behaviour.

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“…En dicha estructura existen internamente cavidades o poros interconectados, distribuidos aleatoriamente, en los que el aire puede moverse [113]. El paso del aire a través de una estructura porosa, bajo condiciones de flujo medio, generalmente se define mediante una trayectoria tortuosa.…”

Section: Materiales Absorbentesunclassified

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...

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A wave model for rigid-frame porous materials using lumped parameter concepts

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Genetic algorithm optimization of phononic bandgap structures

Genetic algorithm optimization of phononic bandgap structures

Advanced numerical techniques for the acoustic modelling of materials and noise control devices in the exhaust system of internal combustion engines

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