Técnicas numéricas modales para el análisis acústico de dispositivos de escape de sección transversal arbitraria con monolito

Abstract

[ES] En este trabajo se proponen y analizan técnicas modales de cálculo del comportamiento acústico de dispositivos de la línea de escape con sección transversal arbitraria y monolito. Dichos dispositivos, tales como catalizadores y filtros de partículas diésel, se utilizan de forma generalizada en automoción y, además de su impacto en las emisiones de productos contaminantes, tienen una influencia considerable en la atenuación sonora asociada al sistema de escape. El desarrollo de las técnicas propuestas combina un modelo modal tridimensional de propagación de ondas en los conductos de entrada/salida y la cámara central, todos ellos de sección transversal arbitraria y axialmente uniforme, con un modelo acústico unidimensional para los conductos capilares del monolito [1]. En el caso de conductos y cámara se utilizan expansiones modales basadas en la utilización de modos transversales calculados con un planteamiento 2D de EF y modos longitudinales analíticos, mientras que para el monolito se recurre a matrices de cuatro polos con las características acústicas del dispositivo. El acoplamiento de las soluciones de los diferentes subdominios del dispositivo [2, 3] se lleva a cabo mediante la utilización, en su versión numérica, de la técnica de ajuste modal, para aprovechar las propiedades de ortogonalidad de los modos transversales de presión. Los resultados obtenidos se validan mediante la comparación con medidas experimentales y simulaciones numéricas 3D de EF, mostrando una buena concordancia. El coste computacional de las técnicas modales presentadas en este trabajo es inferior al asociado a los cálculos 3D de EF.

REFERENCIAS [1] F. D. Denia, J. Martínez-Casas, L. Baeza, F. J. Fuenmayor, Acoustic modelling of exhaust devices with nonconforming finite element meshes and transfer matrices , Applied Acoustics, 73, 713-722 (2012). [2] R. Kirby, F. D. Denia, Analytic mode matching for a circular dissipative silencer containing mean flow and a perforated pipe , Journal of the Acoustical Society of America, 122, 3471-3482 (2007). [3] F. D. Denia, E. M. Sánchez-Orgaz, L. Baeza, R. Kirby, Point collocation scheme in silencers with temperature gradient and mean flow , Journal of Computational and Applied Mathematics, 291, 127-141 (2016).