Simulação numérica da propagação de ondas acústicas em dutos

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Autor(es): dc.contributorMoreira, Roger Matsumoto-
Autor(es): dc.contributorAraujo, João Felipe Mitre de-
Autor(es): dc.contributorPardal, Juan Manuel-
Autor(es): dc.contributorSantos, Marco Antonio Cetale-
Autor(es): dc.creatorCavalcanti, Conrado Martins-
Data de aceite: dc.date.accessioned2024-07-11T17:23:18Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2024-07-11T17:23:18Z-
Data de envio: dc.date.issued2022-02-09-
Data de envio: dc.date.issued2022-02-09-
Data de envio: dc.date.issued2021-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://app.uff.br/riuff/handle/1/24536-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/749240-
Descrição: dc.descriptionEste trabalho tem como intuito a simulação numérica da propagação de ondas acústicas de pressão no interior de dutos. A equação da onda acústica em duas dimensões é resolvida numericamente no domínio do tempo via método das diferenças finitas (MDF). O objetivo do trabalho é analisar a propagação de ondas até um receptor, que registra a amplitude das ondas em um ponto ao longo do tempo, de forma que descontinuidades sintéticas modeladas na parede da tubulação possam ser detectadas. Uma fonte e um receptor são posicionados na linha de centro do duto, distando de uma dada distância entre si, com registro das reflexões das paredes da tubulação. As condições de implementação do programa de simulação numérica são discutidas, como o número de Courant e o tamanho máximo da célula unitária espacial. É feita a simulação de um domínio sem descontinuidades; com vazamento sintético; e com corrosão alveolar sintética. A frequência de corte para a fonte emissora usada é de 100 kHz, a resolução da malha espacial de 2 mm, e o tempo de simulação de 1,65 ms. Resultados das curvas do receptor para cada caso também são analisados para simulações pelo método dos elementos finitos, através do software COMSOL Multiphysics®, versão 5.1. Comparações entre as ondaletas sem e com descontinuidades mostram que a metodologia é capaz de registrar o vazamento ou corrosão alveolar inseridos sinteticamente. Para o caso com vazamento, a onda de descontinuidade é captada com amplitude entre aproximadamente 2% (MDF) e 3% (COMSOL) da amplitude da onda de 1ª reflexão do duto. Para o caso com corrosão, é captada com amplitude entre aproximadamente 4% (MDF) e 8% (COMSOL) da amplitude da onda de 1ª reflexão. Simulações mais complexas e estudos experimentais são sugeridos a fim de validar o potencial deste tipo de técnica de inspeção; além de um possível método decisório de algoritmo com aprendizado de máquina.-
Descrição: dc.descriptionThis work aims at the numerical simulation of the propagation of acoustic pressure waves inside pipelines. The two-dimensional acoustic wave equation is solved numerically in the time domain via the finite difference method (FDM). The objective is to analyze the wave propagation to a receiver in space, which records the wave amplitude at a point over time, so that synthetic discontinuities modeled in the pipe wall can be detected. A source and a receiver are positioned on the pipe centerline, at a given distance from each other, recording the reflections from the pipe walls. The implementation conditions of the numerical simulation program are discussed, such as the Courant–Friedrichs–Lewy condition and the maximum mesh size for the space domain. Simulations are performed for a standard domain; for a domain with synthetic leakage; and for a domain with synthetic pitting corrosion. The cutoff frequency for the emission source is 100 kHz, the mesh is a square grid with 2 mm in unit cell size, and the simulation total time is 1.65 ms. Receiver plot results for each case are also analyzed for simulations by the finite element method, using the COMSOL Multiphysics® software, version 5.1. Comparisons between wavelets with and without discontinuities show that the methodology is capable of registering synthetically inserted leakage or pitting corrosion. For the domain with leakage, the discontinuity wave is captured with an amplitude between approximately 2% (FDM) and 3% (COMSOL) of the 1st pipe wall reflection wave amplitude. For the domain with corrosion, this wave is captured with an amplitude between approximately 4% (FDM) and 8% (COMSOL) of the 1st pipe wall reflection wave amplitude. More complex simulations and experimental studies are suggested in order to validate the potential of this type of non-destructive inspection technique; in addition to a possible decision-making algorithm implemented with Machine Learning.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Publicador: dc.publisherNiterói-
Direitos: dc.rightsOpen Access-
Direitos: dc.rightsCC-BY-SA-
Palavras-chave: dc.subjectEmissão acústica-
Palavras-chave: dc.subjectPropagação de ondas-
Palavras-chave: dc.subjectSimulação numérica-
Palavras-chave: dc.subjectDutos-
Palavras-chave: dc.subjectEngenharia Mecânica-
Palavras-chave: dc.subjectSimulação numérica-
Palavras-chave: dc.subjectPropagação de ondas-
Palavras-chave: dc.subjectDuto-
Palavras-chave: dc.subjectAcoustic emission-
Palavras-chave: dc.subjectWave propagation-
Palavras-chave: dc.subjectNumerical simulation-
Palavras-chave: dc.subjectPipes-
Título: dc.titleSimulação numérica da propagação de ondas acústicas em dutos-
Tipo de arquivo: dc.typeTrabalho de conclusão de curso-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF

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