Estudio de la dispersión del ruido aerodinámico mediante el Método de los Elementos de Contorno formulado en el espacio de Bézier-Bernstein

Abstract

En el trabajo desarrollado a continuación se aborda el estudio de problemas acústicos con el Método de los Elementos de Contorno (BEM). Este método se ha utilizado entre otras razones por la posibilidad de representar de manera exacta la geometría de los objetos, a diferencia de otros métodos como el Método de los Elementos Finitos (MEF). Para la realización de este estudio se ha partido de la ecuación de Helmholtz, particularizando en el caso de un obstáculo de sección circular inmerso en el seno de un fluido. Se han estudiado tanto para fluidos en los que se transmite una señal a frecuencia constante, variando la señal a la que se le realiza un barrido en frecuencia y posteriormente analizando el efecto de la posición del receptor respecto al obstáculo. Para ello se ha definido el concepto de pérdidas de inserción, como la relación entre la señal recibida al encontrarse el obstáculo y la señal que se recibiría si no estuviese. Posteriormente se ha resuelto el problema mediante el método de elemento de contorno, en primer lugar para comparar los resultados con los de la solución analítica replicando el problema circular. Una vez comparados estos resultados se pasa a buscar las configuraciones con las cuales se obtienen menos pérdidas de inserción (IL). Se resuelven primero modelos más simples, desde obstáculos cuadrados, elípticos modificando la geometría hasta obtenerse formas más complejas. Como parte de éste estudio se han probado configuraciones cuyo contorno es anguloso con el objeto de ahondar en los límites del presente método. Por último se han estudiado configuraciones en las que se trabajan con múltiples obstáculos, tanto circulares como triangulares, repitiendo el proceso para obtener las pérdidas por inserción. Para la definición de los elementos de contorno se ha utilizado la herramienta de diseño Inkscape, donde manualmente se diseñan y modifican mediante la aplicación de curvas de Bézier de dicha herramienta las curvas que permiten determinar dichos elementos. De los resultados obtenidos se han extraído una serie de conclusiones, tanto sobre el funcionamiento del Método de los Elementos de Contorno, su utilidad, limitaciones…, como de la optimización de la señal acústica llevada a cabo en el estudio.