Diseño y modelado de pantallas acústicas basadas en cristales de sonido 2D para ruido de ferrocarril

Abstract

_ En la presente Tesina Fin de Máster se va a realizar un trabajo de simulación del comportamiento acústico de una nueva generación de pantallas acústicas basadas en cristales de sonido (CS) para controlar el ruido de ferrocarril en la fase de transmisión. Los CS son medios heterogéneos formados por una red periódica de dispersores acústicos inmersos en un fluido, que en nuestro caso será aire, para reducir la propagación de las ondas acústicas. El objetivo que se persigue es maximizar el espectro de atenuación del CS con el fin de atenuar el siguiente rango de frecuencias: 500 Hz 2000 Hz; que es donde se encuentra localizado la mayor parte del ruido de ferrocarril. Por tanto, en este sentido, se va a utilizar un modelo de superposición de dos modelos 2D que resultan en un modelo 3D. Se han empleado dos modelos bidimensionales para poder analizar con detalle cada uno de los mecanismos de control de ruido presentes por separado. Por una parte, se tiene el modelo plano en donde se estudiarán los efectos de BG, resonancias y absorción; por otra parte, se tiene el modelo vertical en donde se analizará el efecto de la difracción por el borde superior de una matriz periódica 2D formada por cilindros rígidos finitos. En este estudio el diseño de pantallas acústicas basadas en cristales de sonido se llevará a cabo mediante simulaciones realizadas con el método de los elementos finitos (MEF) implementado en el software Comsol Multiphysics v.4.4a.

_ In this master’s thesis a simulation work will be carried out in order to evaluate the acoustic behaviour of a new generation of acoustical barriers. These noise barriers are composed of sonic crystals (SC), designed for controlling railway noise during its transmission. SC are heterogenic media consisting of a periodic net of acoustic scatterers immersed in a fluid, which in our case would be air, to reduce propagation of acoustic waves. The objective is to maximise the spectral attenuation to attenuate the following frequency range: 500 Hz 2000 Hz; since that is where most of the railway noise is located. Therefore, in this regard, a superposition model will be used where two 2D models results in a 3D model. To analyse with detail each of the noise control mechanisms separately, 2 two-dimensional models were used. On one hand, the plane model where the effects of the Band Gaps (BG), resonances and absorption will be studied; on the other hand, the vertical model in which the diffraction effect will be analysed by the upper edge of a periodic 2D array formed by finite rigid cylinders. In this study, the design of acoustic barriers based on sonic crystals will be carried out through simulations using the finite element method (FEM) implemented in Comsol Multiphysics software v4.4a.