Análise de problemas acústicos usando o método dos elementos de contorno

Abstract

Uma comparação entre dois códigos open-source do método dos elementos de contorno (MEC)para problemas acústicos interiores e exteriores é realizada neste trabalho. Os programas utilizado neste projeto foram o Bempp-cl e o BB. Enquanto o Bempp-cl é um programa em Python bem estabelecido desenvolvido na University College London e na Universidade de Cambridge, o BB é um código mais recente, desenvolvido na Universidade de Brasília, escrito na linguagem Julia. Ambos os programas MEC também se destacam pelo fato de permitirem o uso de métodos de aceleração para a montagem da matriz, o que é especialmente importante na resolução de programas de grande escala. Para a geração da malha, um programa também de código aberto, Gmsh, foi usado. Inicialmente, foram resolvidos problemas internos em uma geometria cúbica, tanto em termos da análise da resposta nas frequências ressonantes quanto na análise da resposta em frequência para os três primeiros modos do problema. Para o mesmo problema, também foi realizada uma análise do tempo de processamento, a fim de avaliar a eficiência dos programas mencionados. Por fim, foi obtida a resposta para um ressonador acústico, o TinyLev, para mostrar a capacidade de resolver problemas de engenharia mais complexos e de grande escala. As soluções obtidas pelos dois programas foram comparadas entre si e também com soluções analíticas, quando disponíveis. Os resultados para a geometria cúbica mostram que ambos os programas foram capazes de prever, com sucesso, o comportamento dos modos e da análise de frequência, com um consumo de tempo satisfatório. Além disso, o MEC se mostrou capaz de predizer adequadamente a resposta esperada do levitador acústico. Portanto, a utilização do MEC e, principalmente, de ambos os programas estudados neste artigo se comprovaram como sendo ferramentas muito poderosas, disponíveis gratuitamente, para resolver grandes e complexos problemas de engenharia, com grande eficiência e precisão.