Laboratório de Vibrações e Acústica

Descrição do projeto: O projeto tem como objetivo o estudo dos efeitos de instalação de hélices e da interação entre múltiplos rotores no ruído gerado por aeronaves de propulsão elétrica distribuída. Os estudos estão divididos em duas frentes: experimental e numérica. A parte experimental consiste na construção de uma bancada de testes para ensaios em câmara semi-anecóica. A frente numérica desse projeto se concentra no desenvolvimento de modelos em Lattice-Boltzmann, por meio do software comercial PowerFLOW.

Coordenador/Participantes: Prof Júlio Apolinário Cordioli (coordenador); Prof. Cesar J. Deschamps (coordenador/ POLO-UFSC) M. Eng. Lucas Araújo Bonomo (participante LVA/UFSC); M. Eng. Mateus G. Lattaro; Isabela Canello Resener (participante/ LVA UFSC); Gabriel Caldeira Vicente (LVA); Joanna Oliveira Nascimento (LVA); João Marcelo Búrigo (LVA).

Parceiros: EMBRAER

Imagens do projeto:

Imagem 1: Protótipo de aeronave com propulsão distribuída.

Imagem 2: Conceito de aeronave eVTOL.

Descrição do projeto: O presente projeto visa realizar o processamento de dados sísmicos já adquiridos na porção referente à coluna d’água, integrando a oceanografia e a sísmica de reflexão, para a obtenção de parâmetros oceanográficos. O processamento objetiva detalhar o comportamento da velocidade do som e da temperatura na coluna d’água, bem como identificar remotamente massas d’água e a presença de ondas internas, como subsídio para o aumento da qualidade do imageamento da subsuperfície durante levantamentos sísmicos. A estimativa desses parâmetros por métodos acústicos traz duas grandes vantagens frente aos métodos convencionais de medição: (1) a possibilidade de estimativa dos parâmetros utilizando os próprios dados de sísmica de reflexão, o que torna desnecessário parar as embarcações durante os levantamentos para medições com CTD ou XBT e (2) uma amostragem muito maior do ambiente, permitindo o uso de modelos muito mais detalhados na correção de sobretempo e migração de dados de medições sísmicas. A criação de novos modelos mais detalhados de velocidade do som na coluna d’água, traz uma melhora significativa no processamento de dados sísmicos, aumentando a qualidade dos sismogramas obtidos e, consequentemente, facilitando a localização e monitoramento de poços de petróleo e gás e outras estruturas da subsuperfície.

Coordenador/Participantes: Prof. Antônio Henrique da F. Klein (coordenador); Prof. Stephan Paul (colaborador); Prof. Antônio Fernando Härter Fetter Filho (colaborador); Josafat Ribeiro Filho (participante);

Parceiros: Curso de Oceanografia da UFSC; Petrobras

Para conhecer mais sobre este projeto, visite a página: https://velsom.ufsc.br/equipe/ 

Imagem do projeto:

Fluxograma organizado por Josafat Ribeiro

Descrição do projeto: Para diversos setores da indústria hoje, a manutenção preditiva se tornou reconhecida como a melhor estratégia de manutenção. Indústrias com máquinas de alto custo ou que precisam rodar por longos períodos sem paradas, são exemplos de setores em que a manutenção preditiva é essencial. Assim, a saúde de uma máquina é comumente monitorada com sensores de vibração para prever possíveis falhas e definir onde elas podem ocorrer. Estes sensores devem ter grande autonomia, ser compactos e preferencialmente sem fio. Pois desta forma, o operador pode realizar leituras remotamente, instalá-los com facilidade em locais com espaço limitado e manter o sensor no local longos períodos de tempo sem precisar gastar recursos com diversas instalações. Dispositivos elétricos como estes têm vivenciado um grande avanço tecnológico que causou uma rápida redução no seu consumo elétrico. Esta redução permitiu que várias formas de captação de energia do ambiente substituíssem ou complementassem as baterias tradicionais. Estes dispositivos de captação de energia ou Energy Harvester (EH) podem fazer uso de diversas formas de energias que estão disponíveis no ambiente, como por exemplo, energia solar, térmica, química e mecânica. Sendo que o último tem como vantagem ser sustentável, estável e pequeno, além de poder captar energia de diversas fontes como máquinas e equipamentos da indústria, veículos, movimento humano e fluidos. Este projeto tem como objetivo, investigar alternativas de EHs para captação de energia a partir de vibrações como forma de aumentar a vida útil de sensores para monitoramento de vibrações utilizados em processos de manutenção preditiva.

Coordenador/ Participantes: Prof. Júlio Apolinário Cordioli (coordenador); Guilherme Cartagena Mirón (Participante/ LVA UFSC); Airton José Schmidt Júnior (participante LVA/UFSC); Gabriel Rogério da Silva (participante/ LVA UFSC); Danilo Braga (participante/ Dynamox).

Parceiros: Dynamox

Imagens do projeto: 

Imagem 1: Simulações em elementos finitos de dispositivos Energy Harvester MEMS.	Imagem 2: Simulações em elementos finitos de dispositivos Energy Harvester MEMS.
Imagem 3: A tecnologia de análise e prognóstico da Dynamox faz parte da quarta revolução industrial da Indústria 4.0.	Imagem 4: Exemplos de posicionamento do DynaLogger e ilustração das ferramentas de predição de falhas do DynaPredict.
Imagem 5: Leitura de dados de temperatura e vibração pelo aplicativo DynaPredict de sensores instalados no rolamento de um britador.

Descrição do projeto: Os testes de reconhecimento de fala utilizando sentenças são considerados mais fidedignos na avaliação auditiva e procuram simular situações cotidianas de comunicação, na qual a extensão do enunciado a ser reconhecido e a complexidade linguística são fatores levados em consideração, sendo fundamentais para estimar queixas de dificuldade para entender a fala. Estudos da literatura nacional com Testes de Percepção de Fala (TPF) verificaram que não há uniformidade no uso desses materiais, o que dificulta para fins de pesquisa, comparação dos achados e para avaliação dos dados pelo Ministério da Saúde. Essa falta de padronização em relação a aplicação dos TPFs, pode levar a indicações errôneas de candidatos ao uso do implante coclear, implicando no mau uso dos recursos do Sistema Único de Saúde (SUS). O projeto visa portanto desenvolver sinais de fala do português brasileiro e sinais de ruído competitivo, tais como babble noise em português brasileiro.

Coordenador/Participantes: Stephan Paul (LVA); Ana Carolina de Assis Moura Ghirardi (Fonoaudiologia UFSC); Maria Madalena Canina Pinheiro (Fonoaudiologia UFSC); Isadora Koerich (Fonoaudiologia UFSC); Isadora Rosseto (Fonoaudiologia UFSC)

Parceiros: Curso de Fonoaudiologia da UFSC

Descrição do projeto: Este é um projeto financiado pela FINEP em parceria com o Centro de Pesquisas Oncológicas de Santa Catarina (CEPON) e com cooperação dos professores Ana Carolina Ghirardi (Departamento de Fonoaudiologia, UFSC) e Carlos Rodrigo Roesler (Laboratório de Engenharia Biomecânica, LEBm). Seu objetivo é atender à demanda de pacientes que perderam a voz por consequência do câncer de laringe. São estabelecidas como metas: 

1) Desenvolver uma prótese de voz por similaridade, baseando-se em válvulas traqueoesofágicas importadas, atualmente disponíveis no mercado;

2) Desenvolver a patente de uma nova prótese traqueoesofágica, que possibilite sua adequação de acordo com as características fisiológicas de cada paciente.

Para atingir estas metas estão sendo realizadas diferentes pesquisas dentro do projeto, englobando a fabricação, testes e otimização de próteses de voz, o estudo do comportamento dinâmico do segmento faringoesofágico (que é a fonte sonora da voz traqueoesofágica) e o estudo da mecânica da voz produzida pelas pregas vocais.

Coordenador/Participantes: Prof. Andrey Ricardo da Silva(coordenador); Profa. Ana Carolina Ghirardi (colaboradora); Prof. Carlos Rodrigo Roesler (colaborador); André Miazaki Tourinho (participante/LVA UFSC); Nivaldo Lopo Júnior (participante/ LVA UFSC); Maria Júlia Mezzari (participante/ LVA UFSC); João Pedro Petrassi(participante/ LVA UFSC); Luciano Fontes e Silva (participante/ LEBm UFSC); Gabrieli Cercal (participante/ Fonoaudiologia UFSC); Isadora Nunes (participante/ Fonoaudiologia UFSC)

Publicações: Santos, F. H. T., da Silva, A. R., Tourinho, A. M. C. & Erath, B. Influence of position and angulation of a voice prosthesis on the aerodynamics of the pseudo-glottis. Journal of Biomechanics 125, (2021). http://dx.doi.org/10.1016/j.jbiomech.2021.110594

Tourinho, A. M. da C., da Silva, A. R., dos Santos, L. R. M., Thomaz, F. B. & Vieira, E. G. A study on tracheoesophageal phonation based on a collapsible channel model. The Journal of the Acoustical Society of America 149, (2021). http://dx.doi.org/10.1121/10.0003817

Imagens do projeto:

Imagem 1: Bancada experimental para estudo do escoamento através de pregas vocais sintéticas.	Imagem 2: Detalhe das pregas vocais sintéticas montadas na bancada experimental.
Imagem 3: Modelagem do novo protótipo de prótese de voz desenvolvida a partir de otimizações.	Imagem 4: Prótese de voz fabricada para testes iniciais.
Imagem 5: Simulação CFD do escoamento de ar através da prótese.	Imagem 6: Simulação CFD do escoamento de ar através da prótese.
Imagem 7: Simulação do escoamento de ar através de uma prótese de voz.

Descrição do projeto: O projeto envolve a aplicação dos métodos tradicionais de simulação numérica na área de acústica e vibrações, assim como o desenvolvimento de ferramentas e/ou novos métodos, com foco em problemas de acoplamento fluido-estrutura (vibro-acústicos). Tais métodos são essenciais para análise e desenvolvimento de projetos nas indústrias naval, automotiva, aeronáutica e aeroespacial, já que com eles é possível simular os comportamentos vibratórios e acústicos de seus produtos e estruturas, prevendo possíveis falhas e melhorias. Um exemplo da utilização de tais métodos é a estimativa dos ruídos internos de um automóvel, possibilitando projetos otimizados com o objetivo de melhorar o conforto de seus passageiros.

Coordenador/Participantes: Júlio Apolinário Cordioli (coordenador); Thiago Morhy Cavalcante (participante/ LVA UFSC); Racquel Knust Domingues (participante/ LVA UFSC).

Parceiros: ESI Group.

Imagens do projeto:

Imagem 1: Modelagem do comportamento estrutural de um chassi de um veículo através do uso do Método de Elementos Finitos e Elementos de Contorno.	Imagem 2: Modelagem de um foguete (Saturno V) pelo Método dos Elementos Finitos
Imagem 3: Modelagem do comportamento vibro-acústico de um helicóptero através do uso de Análise Estatística Energética	Imagem 4: Modelagem de uma cápsula de um foguete saindo de órbita através do uso de Análise Estatística Energética.

Descrição: O projeto tem como objetivo a realização de medições do ruído de modelos simplificados de aeronaves tipo eVTOL. Os ensaios são conduzidos na câmara semi-anecóica do Laboratório de Vibrações e Acústica. O setup atual permite ensaios com hélices isoladas, cobrindo faixas de diâmetros de hélices e velocidades de rotação típicas de aplicação para drones de pequeno porte. Estão em desenvolvimento novas configurações da bancada, para avaliação do efeito de instalação da hélice e o efeito da interação acústica de múltiplos rotores.

Coordenador/Participantes: Prof. Júlio Apolinário Cordioli (coordenador); M. Eng. Lucas Araújo Bonomo (participante/LVA UFSC); Eng. Marcelo Henrique Martinelli Martins (participante/ LVA UFSC); Isabela Canello Resener (participante/ LVA UFSC); Nicolas T. Quintino (participante/ LVA UFSC); Prof. Andrey Ricardo da Silva (colaborador/ LVA UFSC).

Parceiros: EMBRAER

Imagens do projeto:

Imagem 1: Sistema simplificado de eVTOL instalado em câmara semi-anecóica.	Imagem 2: Sistema simplificado de eVTOL instalado em câmara semi-anecóica.
Imagem 3: Hélice instalada na bancada em câmara semi-anecóica.

Descrição do projeto: Com o mercado cada vez mais competitivo e com regulamentações mais rigorosas, os compressores têm sido produto de intensa investigação com o objetivo de reduzir sua emissão sonora e sua energia vibratória. Este projeto atua neste sentido através das seguintes atividades: análise de mecanismos de geração e propagação de energia vibratória em compressores; análise de ruído de refrigerador gerado pelas excitações do compressor; desenvolvimento de ferramentas para análise de qualidade sonora de sistema compressor-refrigerador; desenvolvimento e aplicação de ferramentas de otimização em compressores

Coordenador/Participantes: Prof. Arcanjo Lenzi (coordenador); Prof. Erasmo Felipe Vergara Miranda (colaborador); Dr. Olavo M. Silva (colaborador).

Parceiros: NIDEC/Embraco; Fundação de Ensino e Engenharia de Santa Catarina (FEESC).

Imagens do projeto:

Imagem 1: Análise de excitações.	Imagem 2: Modelagem.
Imagem 3: Interação com o sistema (resposta vibratória de gabinetes de refrigeradores).	Imagem 4: Qualidade sonora

Descrição do projeto: Em operações de resgate e transporte aeromédico, a exposição da tripulação e pacientes aos níveis de pressão sonora e de vibrações diferem da exposição de uma tripulação de voos de táxi aéreo ou privados. Essa diferença é causada primeiramente pelas diferentes configurações de voo necessárias nas operações e também pela grande variação das exposições durante um dia de trabalho, uma vez que há dias com muitas operações e outros com nenhuma. Os padrões de voo e os tipos de aeronave influenciam diretamente nos níveis de pressão sonora e de vibrações aos quais as tripulações e pacientes estão expostos. O presente projeto de pesquisa visa investigar as condições vibroacústicas no interior de aeronaves que são utilizadas pelas forças de segurança do Estado de Santa Catarina durante missões de resgate e transporte aeromédico.

Coordenador/Participantes: Prof. Stephan Paul (coordenador); Felipe Gelain (participante)

Descrição do projeto: O projeto tem como objetivo a validação de um modelo numérico em método de Lattice-Boltzmann para edução de impedância de liners acústicos submetidos à escoamento tangencial. A validação envolve a comparação dos resultados numéricos com dados experimentais, obtidos no rig dos testes da UFSC por diferentes métodos de edução para uma gama de números de Mach e níveis de pressão sonora. 

O movimento em direção a um mercado de aviação civil de menor impacto socioambiental envolve, por exemplo, questões relacionadas à eficiência energética e ao controle de ruído. 

Um dos principais mecanismos de controle de ruído empregados em motores aeronáuticos modernos são os chamados liners acústicos (Imagem 2). Os liners são componentes instalados no nacelle dos motores turbofan (Imagem 3), cuja principal função é a atenuação do ruído na frequência de passagem das pás do motor. Este mecanismo de geração de ruído ganhou destaque como principal, à medida em que os motores aeronáuticos evoluíram e passaram a apresentar altas relações de ByPass Ratio. 

Neste sentido, é de primária importância a caracterização apropriada dos liners acústicos, o que ocorre por meio da determinação de sua impedância acústica. É interessante para o projeto destes componentes, entretanto, que esta caracterização leve em conta suas condições reais de operação, como a presença de fluxo tangencial de ar sobre sua placa perfurada, para que a atenuação prevista em diferentes cenários possa ser determinada com mais acurácia. Desta forma, liners potencialmente mais eficientes e com menor impacto na eficiência energética dos motores (arrasto) podem ser projetados. 

O Laboratório de Vibrações e Acústica (LVA) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) conta com um rig de testes para liners acústicos montado em câmara anecóica (Imagem 4) capaz de impor as condições de escoamento tangencial sobre o liner, e desta forma eduzir sua impedância sob condições mais próximas às reais de operação. 

No entanto, estudos recentes evidenciaram que os modelos de edução de impedância de paredes planas utilizados para representar o liner resultam em inconsistências para os valores de impedância obtidos. A principal hipótese é a de que tais modelos não captam adequadamente a interação física entre o campo acústico e a camada limite turbulenta (Turbulent Boundary Layer – TBL). Os fenômenos físicos envolvidos são de escala muito pequena, e só podem ser visualizados com o auxílio de modelos numéricos.

Coordenador/ Participantes: Prof. Júlio Apolinário Cordioli (coordenador); Prof. Andrey R. da Silva (colaborador/ LVA UFSC); Francesco Avallone (TUDelft); Damiano Casalino (TUDelft); Lucas Meirelles (participante/ LVA UFSC); Lucas Araújo Bonomo (participante/ LVA UFSC); Nicolas Quintino (participante LVA UFSC).

Parceiros: Universidade Técnica de Delft (TUDelft); Centro de Pesquisa Langley da NASA e Fabien Méry do Laboratório Aeroespacial Francês (ONERA); Consórcio de Pesquisa em Aeroacústica (AARC).

Imagens do projeto: 

Imagem 1: Camada limite turbulenta sobre placa perfurada de liner acústico.	Imagem 2: Estrutura esquemática de um liner acústico.
Imagem 3: Liner acústico em motor turbofan moderno.	Imagem 4: Rig de testes para liners acústicos do LVA-UFSC.