Analisi teorico-sperimentale delle caratteristiche fonoassorbenti i materiali

La conoscenza delle proprietà acustiche dei materiali è di grande importanza in moltissimi settori applicativi, come quello dei trasporti e dell’automotive, dell’acustica architettonica ed edilizia e dell’acustica ambientale. In ciascuna applicazione, mediante l’analisi delle proprietà caratteristiche dei materiali impiegati, è possibile modellare acusticamente sistemi complessi attraverso metodi di calcolo come, ad esempio F.E.M., B.E.M., S.E.A., ecc. e simulazioni raytracing. In questo lavoro sono descritti in una prima parte (capitoli 1-5) gli approcci teorici relativi alla propagazione delle onde sonore sull’interfaccia aria-materiale e all’interno dei materiali porosi e fibrosi, indicando le caratteristiche di fonoassorbimento in funzione alle tipologie di materiali e dei sistemi fonoassorbenti, (materiali porosi, fibrosi, risonatori a membrana e a cavità). Partendo dalla trattazione teorica sono riportati dei modelli analitici che consentono di descrivere le caratteristiche acustiche di materiali porosi a struttura rigida, basandosi sulle loro caratteristiche fisiche: il modello empirico monoparametrico di Delany Bazley, il modello empirico a più parametri di Miki e il modello fenomenologico di Johnson Champoux Allard. Nella seconda parte (capitoli 6-9) sono descritte delle metodologie sperimentali per caratterizzare i materiali porosi, sia per quanto riguarda le loro grandezze acustiche superficiali e caratteristiche acquisite mediante tubo ad onde piane e il loro coefficiente di assorbimento per incidenza diffusa ottenuto in camera riverberante. Inoltre sono riportati i metodi per la misura delle cinque grandezze fisiche descritte nel modello fenomenologico di Johnson Champoux Allard. (resistività al flusso, porosità, tortuosità, grandezze caratteristiche viscose e termiche). Negli ultimi capitoli (capitoli 10-14) sono riportati i risultati di una campagna sperimentale effettuata in camera riverberante, con la quale si è svolta un’indagine sull’influenza della disposizione di assorbitori piani in lana di legno mineralizzata con cemento Portland e fibra di poliestere, analizzando la variazione del coefficiente di assorbimento in funzione della dimensione della superficie dei campioni utilizzati nella misura, e da come questi sono disposti, facendo attenzione anche all’influenza del bordo esposto. In quest’ultima parte del lavoro sono anche riportati i risultati di un’analisi teorico-sperimentale eseguita su pannelli di fibra di legno mineralizzata, sviluppata attraverso le misura delle loro caratteristiche acustiche e fisiche, definendo dei parametri medi ottimizzati da inserire nel modello fenomenologico di Johnson Champoux Allard. L’utilizzo del tubo d’impedenza per la misura del coefficiente di assorbimento ha dei grandi vantaggi, dal punto di vista della caratterizzazione dei materiali, in quanto ne riesce a ottenere la grandezze superficiali e intrinseche, e dal punto di vista dell’onerosità della prova, in termini di tempo di misura e di dimensioni dei provini. Nei modelli di calcolo e di simulazione relativi all’ambito dell’acustica architettonica ed edilizia vengono però utilizzati i coefficienti di assorbimento per incidenza diffusa ottenuti nelle camere riverberanti; i modelli teorici sviluppati da misure sperimentali su tubi ad onde piane, non riescono a ricostruire in modo accurato i coefficienti di assorbimento ottenuti con questo metodo. Nell’ultimo capitolo (capitolo 14) sono state confrontate le curve teoriche di coefficiente di assorbimento per incidenza diffusa modellate con i parametri ottimizzati, con delle misure sperimentali effettuate in camera riverberante.