Studio numerico del rumore aeroacustico all'interno di un condotto e applicazione di un materiale fonoassorbente per la sua riduzione = Numerical study of aeroacoustic noise in a duct and application of a sound-absorbing material for its reduction

L’esposizione a lungo termine ai rumori che ci circondano può essere nociva: negli anni nell’uomo si sono riscontrati disturbi del sonno, irritabilità, effetti deleteri per il sistema cardiovascolare e metabolico, e ci sono state compromissioni delle facoltà cognitive nei bambini. Questi motivi, a cui si aggiunge l’inquinamento acustico, stanno spingendo i settori industriali a studiare metodi innovativi per ridurre il rumore prodotto dai molteplici macchinari. Negli ultimi anni per seguire un approccio più green il settore automobilistico si è interessato ai veicoli more hybrid o full electric, noti anche per la loro silenziosità. In questo contesto si presta molta attenzione al rumore di flusso prodotto dai componenti dell’auto, con la finalità di diminuire il più possibile il rumore in cabina, per garantire maggior comfort ai passeggeri. Una delle principali cause di rumore di flusso nel veicolo è rappresentata dal sistema di ventilazione: Heating Ventilation & Air Conditioning (HVAC). In questa tesi si affronta il problema del rumore di flusso che si genera all’interno dei condotti da un punto di vista numerico utilizzando un metodo ibrido, che prevede l’accoppiamento tra un software di CFD e un software dotato di un propagatore acustico. Nel nostro caso Star CCM+ e Actran rispettivamente. Il modello studiato è un condotto cilindrico con pareti lisce, che presenta al suo interno un orifizio. Quest’ultimo ha degli spigoli che sono luogo di turbolenza, e quindi sono fonte di rumore. Dall’analisi CFD si estraggono i valori dei parametri della turbolenza, i quali sono utilizzati come inputs per l’analisi aeroacustica. Per quest’ultima ci si serve del metodo SNGR (Stochastic Noise Generation and Radiation), che consente di calcolare le sorgenti di rumore aeroacustico. Una volta individuate tali sorgenti, è necessario trovare un modo per ridurre il rumore nelle zone interessate. Tra le soluzioni di riduzione del rumore si collocano i materiali fonoassorbenti. Questi materiali hanno un elevato livello di assorbimento della potenza acustica, riducendo così la potenza acustica riflessa dalla superficie colpita dal campo sonoro. I materiali porosi appartengono alla categoria dei fonoassorbenti, ed essi possono essere classificati in diversi modelli a seconda delle proprietà. Per caratterizzare i materiali e definirne quindi i parametri che li definiscono, è possibile utilizzare il tubo di Kundt: strumento costituito da un tubo con all’estremità il provino del materiale di piccole dimensioni. Dal tubo di Kundt si può estrarre il coefficiente di assorbimento (rapporto tra l’energia sonora assorbita e quella riflessa) e l’impedenza del materiale esaminato. In questo lavoro è stato caratterizzato un materiale poroso sperimentalmente con il procedimento appena descritto. Lo stesso set-up sperimentale è stato riprodotto su Actran al fine di confrontare gli outputs e testare l’efficacia dell’analisi numerica. Lo stesso materiale è stato applicato sulla superficie del condotto cilindrico lavorando su Actran, ed è stata valutata la riduzione del rumore aeroacustico. Questo caso è stato confrontato con il primo test case (condotto liscio). Lo studio si pone l’obiettivo di individuare un procedimento per effettuare un’analisi aeroacustica utilizzando il metodo ibrido, e di trovare una metodologia per implementare il materiale, mezzo di riduzione del rumore.