Análisis de la variabilidad de la capacidad de atenuación de redes de dispersores bidimensionales en función de factores geométricos. Aplicación al diseño de pantallas acústicas

Abstract

Los cristales de sonido (CS) son medios periódicos creados artificialmente para interferir la propagación de ondas acústicas. El control de las propiedades acústicas de los CS necesita del estudio de la distribución de los dispersores que componen la estructura y de las propiedades acústicas intrínsecas de dichos dispersores. En este sentido, en el presente trabajo se realiza un estudio de la dispersión generada por diferentes formas geométricas de dispersores y resonadores, en función de la orientación que presenten respecto al frente de onda incidente. Posteriormente, estos elementos se emplean en la construcción de distintos CS, y se caracteriza la atenuación que produce dichos CS en función de la orientación de los elementos que los componen. Además, se estudia como puede modificarse el espectro de un CS al variar la posición de los elementos dispersores que lo componen. Finalmente, los conocimientos obtenidos en estos análisis se emplean para maximizar el espectro de atenuación de un CS con el fin de que atenúe de forma regular en todo el rango de bajas frecuencias analizado, de 0 a1200 Hz. El objetivo del trabajo es que el CS resultante pueda emplearse como pantalla acústica para fuentes de sonido a bajas frecuencias. La propagación de ondas a través de estos medios periódicos debe analizarse mediante métodos numéricos debido a la complejidad del problema físico. En este trabajo se ha empleado el método de los elementos finitos, implementado mediante el software Comsol Multiphysics v.3.5a.

Sonic crystals (SC) are periodic media artificially created to interfere sound wave propagation. The acoustical properties control of SC requires the study of both, scatterers distribution in the periodic structure and scatterers acoustic intrinsic properties. In this sense, presented work includes a study about the dispersion produced by different scatterers and resonator geometrical shapes depending on the orientation of these respect to the incident wave front. Then, these elements are used to construct different SC, and attenuation produced by SC¿s is characterized as a function of their elements orientation. In addition, it is studied how the attenuation spectrum of a SC can be modified when modifying their scatterers position. Finally, all knowledge obtained on these analyses is employed to maximize the attenuation spectrum on a SC that mitigates regularly in the low frequency range, from 0 a1200 Hz. The objective of this work is to employ the obtained CS as a noise barrier for sound sources at low frequencies. Wave propagation through periodic media must be analyzed by numerical methods due to the complexity of the physical problem. In this work the finite elements method is used, implemented by Comsol Multiphysics software v.3.5a.