Saca-rolhas ocos podem colocar uma rolha em ventilação ruidosa

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E agora, para um pouco de pesquisa que de repente é altamente relevante no mundo trancado e fechado de hoje: redução de ruído. O ar condicionado deixa você louco? O assobio constante do ar estéril?

O designer de construção médio não parece dar a mínima para isso. Contanto que a água não escorra pelas aberturas de ventilação e a poeira seja meio filtrada … bem, você tem fones de ouvido, não é?

Não pare o chiado

Na verdade, é surpreendentemente difícil livrar-se dos ruídos de ventilação. Os ventiladores e o fluxo de ar são barulhentos, e o próprio duto que permite que o ar flua para o espaço do escritório também permite a entrada de som. Portanto, a maneira mais fácil de se livrar dos ruídos de ventilação é fechar o duto de ar. Mais realisticamente, você precisa de um defletor que amortece as ondas sonoras em uma ampla faixa de frequências, mas não restringe o fluxo de ar.

Os defletores funcionam de duas maneiras: primeiro as ondas sonoras colidem com a estrutura sólida e são dispersas e absorvidas pelo sólido. Isso reduz a transmissão do som. Mas o segundo aspecto é que o fluxo de ar é dividido e recombinado. As ondas sonoras seguem os dois caminhos, mas esses caminhos têm comprimentos diferentes. A onda é dividida em duas e recombinada. Como resultado, a fase das duas ondas é diferente, o que pode resultar em interferência destrutiva, o que reduz o volume do som. Mas para qualquer caminho em particular, a diferença de fase será destrutiva apenas para algumas frequências.

Esse é o problema. O chiado do ar condicionado cobre uma ampla gama de frequências, mas o efeito de interferência apenas bloqueia algumas frequências.

Interferindo com meu assobio

É aqui que os metamateriais e as metassuperfícies podem desempenhar um papel. Metamateriais e meta-superfícies invertem o problema. Em vez de começar com um material e descobrir o que você pode fazer com ele, os metamateriais permitem que os pesquisadores comecem com uma formulação matemática do objetivo da engenharia. Isso é traduzido em um material virtual que possui as propriedades acústicas corretas. Finalmente, o material virtual é desconstruído em materiais reais que consistem em elementos que são todos menores do que as ondas sonoras de interesse.

Esse processo também envolve um pouco de intuição, uma vez que o processo de design, de um material virtual para elementos reais, requer muita percepção – não é um processo que automatizamos.

Os pesquisadores reconheceram que uma estrutura espiralada, semelhante a um chifre, produz uma estrutura acústica de banda larga que fornece um tipo de atraso de fase consistente, independente do comprimento de onda. Com o número certo de espirais, o atraso de fase pode ser corrigido para interferências destrutivas. Isso é conseguido esvaziando o centro da espiral, de modo que metade da onda sonora atravessa a espiral e metade passa por um tubo central. Ao calcular o desempenho, os pesquisadores foram capazes de otimizar o número de espirais, a proporção e o tom para obter a supressão de ruído em uma ampla faixa de frequência.

Você não consegue ouvir, mas tem uma batida

Obviamente, a independência do comprimento de onda não dura para sempre. No projeto do pesquisador, a perda de transmissão prevista é maximizada entre 800 e 1500 Hz, embora a faixa de frequência real possa ser ajustada alterando o tom (es) da buzina em espiral.

Os cálculos do pesquisador mostraram que eles deveriam receber cerca de 20dB de supressão de ruído (cerca de 100 vezes menos potência de ruído), o que é muito bom. Surpreendentemente, seus experimentos em uma única espiral em um duto mostraram desempenho semelhante.

Esta pesquisa será exibida em edifícios? Eu acho que sim, mas levará algum tempo para descobrir os detalhes. Por exemplo, ainda não tenho certeza de que a largura de banda seja ampla o suficiente e tenha alguns picos muito acentuados (perda de transmissão excepcionalmente alta). Essas lacunas podem muito bem ser percebidas como tons nítidos devido à interferência das ondas sonoras entre si em ambos os lados da lacuna (o som de batida que você ouve quando duas cordas de piano são desafinadas é um exemplo disso).

No entanto, acho que os problemas podem ser resolvidos, e novos defletores entrarão em nossos edifícios para aplaudir (silenciosamente).

Revisão física aplicada, 2020, DOI: 10.1103 / PhysRevApplied.13.044028 (Sobre os DOIs)

Fonte: Ars Technica