Trasmissione del suono attraverso mezzi porosi

Abstract

I mezzi porosi sono materiali o sostanze che presentano vuoti o spazi interconnessi all'interno della loro struttura, consentendo in questo modo il passaggio di fluidi. Questi vuoti o pori possono variare in dimensioni, forma e distribuzione nello spazio e si possono trovare sia nei materiali naturali che in quelli artificiali. Esempi di mezzi porosi includono alcuni tipi di rocce, le spugne, le schiume, la carta e persino alcuni tessuti biologici. L'importanza dei mezzi porosi risiede nella loro vasta gamma di applicazioni: in questa tesi ci concentreremo sui rivestimenti acustici utilizzati nel settore aerospaziale per ridurre il rumore del motore. Per studiare come un'onda acustica si propaga attraverso una matrice, abbiamo derivato la sua equazione adimensionale utilizzando il metodo dell'omogeneizzazione, che permette di ottenere un modello macroscopico partendo dallo studio di una cella unitaria. Abbiamo quindi testato il modello risolvendo due tipi di strutture, una isotropa e una non isotropa, in cui i parametri necessari per l'equazione del modello sono stati calcolati risolvendo il problema di chiusura per una cella unitaria. Infine, la precisione del modello \`e stata verificata con COMSOL Multiphysics, testando anche come la porosità della struttura e la frequenza dell'onda acustica influenzino il risultato finale.

Porous media are materials or substances that have voids, gaps, or interconnected spaces within their structure, allowing the passage of fluids. These voids or pores can vary in size, shape and distribution, and can be found in both natural and artificial materials. Examples of porous media include soil, rocks, sponges, foams, paper, and even some biological tissues. The importance of porous media lies in their wide range of applications across various fields: in this thesis, we will focus on acoustic liners used in aerospace to reduce engine noise. To study how an acoustic wave propagates through an array, we derived its non-dimensional equation using the homogenization method, which allows us to obtain a macroscopic model starting from the study of a unit cell of the matrix. Then we tested the model by solving two structures, an isotropic and a non-isotropic one, where the parameters needed for the model equation are calculated by solving the closure problem for a unit cell. Lastly, the precision of the model is verified with COMSOL Multiphysics, testing also how the porosity of the structure and the frequency of the acoustic wave influence the final result.