Resumen de Absorción perfecta de baja frecuencia por paneles acústicos ultrafinos basados en metamateriales
Noé Jiménez, Vicente Romero García, Vicent Pagneux, Jean Philippe Groby
La propagación de ondas acústicas en el interior de materiales estructurados puede ser modificada extraordinariamente mediante la introducción de elementos resonantes con dimensiones mucho más pequeñas que la longitud de onda de su frecuencia de resonancia. Dichas estructuras se denominan metamateriales. En este trabajo presentamos paneles acústicos basados en metamateriales especialmente diseñados para presentar absorción acústica perfecta mediante el acoplo crítico de la estructura con el medio exterior. Presentamos absorción perfecta producida tanto por paneles situados sobre paredes perfectamente rígidas, como en paneles con ventilación donde se permite el flujo de aire a través de la estructura. Los paneles están formados por un panel rígido ranurado, donde sobre cada ranura se sitúa un array de resonadores de Helmholtz que produce propagación lenta. Así, cada ranura se comporta como un resonador más pequeño que la longitud de onda. El sistema es analizado analíticamente mediante dos métodos: la matriz de transferencia y una expansión modal, incluyendo en ambos las pérdidas termoviscosas. El primero permite incluir los efectos finitos de la estructura y el segundo los parámetros efectivos del sistema. El método de los elementos finitos incluyendo pérdidas termoviscosas se ha empleado para para verificar las aproximaciones analíticas de ambos modelos. Los paneles diseñados presentan un grosor entre 40 y 88 veces más pequeño que la longitud de onda absorbida en el caso de absorción monocromática (300 Hz), y 10 veces más pequeño que la longitud de onda en el caso de paneles absorbentes de gran ancho de banda (10 cm para absorción perfecta entre 300 y 1000 Hz). Los resultados experimentales en estructuras impresas en 3D muestran un perfecto acuerdo entre las predicciones numéricas y analíticas, demostrando las posibilidades de aplicación de dichos paneles para el control de ruido.
