Paulo Henrique Mareze’s scientific contributions

This research presents a strategy to enhancing sound absorption in porous acoustic metamaterials through the optimization of micro-duct networks. The study employs a combination of analytical and numerical methods, systematically adjusting micro-duct diameters within a 2D grid to optimize absorption coefficients at specific frequency bands. The Finite Element Transfer Method (FETM) is utilized for modeling, supported by a multi-objective function influenced by the surface impedance of the network. This approach ensures practical applicability and manufacturability of the designed metamaterial. A significant aspect of the study is the development of an analytical mobility matrix for each microduct, integrated through the Transfer Matrix Method using the visco-thermal dissipation theory. This integration results in a physically coherent model, for which a semi-analytical sensitivity analysis related to the microduct diameters can be directly performed. The optimization employs the Method of Moving Asymptotes (MMA), effectively managing the complexity associated with a large number of design variables. Subsequently, the optimized structure is adapted into a 3D grid, facilitating prototype creation using Additive Manufacturing Technology (AMT) with a specific polymer material. The research methodology is validated through four distinct test cases, each demonstrating the efficacy and adaptability of the optimization tools and techniques. Experimental validation, conducted using an impedance tube, indicates a significant shift in the first absorption maximum from 2500 Hz to 1000 Hz, achieved without altering the material thickness. Additional validation through 3D Finite Element Method (FEM) modeling, which includes visco-thermal effects, further confirms the acoustic efficiency of the final designs. While the potential for achieving lower sub-wavelength conditions is recognized, the study opts for simpler structures, considering the current limitations of 3D printing technology. This study contributes to both theoretical understanding and practical application in acoustic material design, emphasizing the potential for customizing materials to specific frequency ranges. The integration of FETM modeling with MMA provides a systematic and effective approach for optimizing acoustic materials, particularly in enhancing absorption at lower frequencies.

A recently developed technique in acoustic signal processing is the plane wave decomposition of the sound field. It consists of a transform that describes the sound field in relation to a directional domain, the wavenumber (angular) domain. In practical terms, the calculation of this transform consists of solving an inverse and ill-posed problem using regularisation that has as input a set of sound pressures measured at a particular frequency. To that effect, a sequenced microphone array can sample the sound field in randomly generated positions. The result of this processing, the wavenumber spectrum, can then be used to calculate the absorption of an interest surface in installation conditions, to reconstruct the transfer function in positions not previously measured, and can be evaluated employing polar mapping. This paper describes an experiment in which the wavenumber spectrum of the sound field near an absorbing surface was measured using a robotic arm to scan the sound field. The room transfer function was reconstructed, and the reconstruction error was assessed, limited under 10 % for most of the analysed frequency range and increasing rapidly at frequencies over the 1600 Hz band. Next, the wavenumber spectrum was plotted in polar maps, and the absorption of the surface was calculated and compared to the absorption calculated from flow resistivity measurements and commercial values. The polar maps and the absorption coefficient display behaviour coherent with what is expected following the literature. The in situ technique displayed a systematic underestimation compared to the model values. Still, its results are more coherent with the model and the theory than commercial information. (This preprint research paper has not been peer-reviewed.)

A Comissão Editorial da Revista Acústica & Vibrações apresenta com grande satisfação a edição número 52, contendo uma série de novidades. Começamos elaborando sobre a estruturação da própria comissão, sendo que já neste número contamos com o apoio dos Editores Associados Ranny Michalski e Olavo Silva, profissionais com ampla experiência nos temas de A&V, que chegam para apoiar o crescimento da revista. Temos também, neste número, o apoio do Editor Convidado Paulo Mareze, professor do Curso de Engenharia Acústica da UFSM. No caminho da internacionalização e buscando a qualidade, junta-se também ao time da A&V o revisor profissional de inglês Joseph Lacey, norte-americano nativo, com vasta experiência em traduções e revisões em língua inglesa. Isso significa que todos os titles, abstracts e keywords dos artigos já deste número passaram por sua revisão. É importante salientar que cada autor deve cobrir os custos do serviço para seu próprio artigo. Diante do cenário atual de pandemia pelo novo Coronavírus, responsável pela doença Covid-19, passamos todos por mudanças e adaptações. Voltamos aos nossos lares, lugar de refúgio e segurança, mudamos nossos locais de trabalho, nossa jornada de trabalho, adaptamos nossas casas ao teletrabalho, tentamos continuar dando aulas, pesquisando e fazendo ciência, apesar das dificuldades. É importante destacar que nos solidarizamos com aqueles que sofrem os efeitos da doença, e com familiares e amigos daqueles que se foram. Reforçamos também que o leitor mantenha o isolamento social mesmo diante da flexibilização. Fique em casa se puder e, caso necessite sair, o faça apenas em caso de extrema necessidade e cumpra rigorosamente as medidas de proteção. Saúde em primeiro lugar. Em breve e com o esforço de todos, vamos superar esse momento difícil pelo qual estamos passando. Temos diversas chamadas neste número: atualização dos detalhes da chamada para publicação de artigos; associe-se à Sobrac; detalhes sobre as atividades do INAD 2020 e do Ano Internacional do Som 2020-2021; atualização de informações acerca do congresso FIA-Sobrac 2020 e do V Seminário Gaúcho de Acústica e Vibrações; assim como a atualização da seção de congressos de acústica pelo mundo (que teve grande impacto devido às adequações necessárias impostas pela pandemia). Na seção News & Reviews temos uma novidade: inauguramos as resenhas de livros (ou book reviews) com pequenos resumos do conteúdo de quatro livros, de forma a provocar o leitor a conhecer essas obras. A seção conta também com dois pequenos artigos muito interessantes. No primeiro, Fernando Diaz e Denison Oliveira nos apresentam a descrição do novo sonômetro Brüel & Kjaer, modelo 2245, um equipamento de uso intuitivo e fácil manuseio para medições de ruído ambiental. No segundo, Ranny Michalski conta um pouco sobre como foi o “Primeiro Seminário FAU USP sobre Mapeamento Sonoro”, realizado pela Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da USP e pela Sobrac São Paulo. Nesta edição de número 52 temos sete artigos publicados. Diversos temas da área de Acústica e Vibrações foram abordados, como por exemplo metamateriais, silenciadores, dinâmica da orelha média humana, vibração ocupacional, acústica de salas, percepção de qualidade acústica e regulamentação de ruído de aeronaves elétricas. Para facilitar o leitor na busca pelos temas de maior interesse, uma breve apresentação sobre cada artigo pode ser contemplada a seguir. Gildean Almeida, Felipe Vergara, Leandro Barbosa e Linconl Farias, da UFSC, propõem uma geometria de metamaterial acústico que contém micro perfurações cilíndricas acopladas às cavidades de espaços enrolados. O dispositivo foi otimizado para atuar em baixa frequência (100 Hz–300 Hz) como um absorvedor de sub-comprimento de onda: a espessura do conjunto é muito menor do que o comprimento de onda da frequência de atuação. Alexandre Piccini, Paulo Mareze, Mário Martins e William D’A. Fonseca, da UFSM, expõem a metodologia empregada para o desenvolvimento e otimização de um silenciador acústico focado para a equipe Formula UFSM, na qual as técnicas de matrizes de transferência, elementos finitos e algoritmos genéticos são adotadas ao longo do projeto. O trabalho resulta em um silenciador que atinge seguramente os limites regulamentados pela Formula SAE. Lucas Lobato, Igor Bavaresco, Stephan Paul e Júlio Cordioli, da UFSC, apresentam resultados do ajuste de um modelo de parâmetros concentrados da orelha média, obtidos por meio de um algoritmo de otimização multi-objetivo (erros associados são discutidos). Cibele Flores, auditora fiscal do trabalho do Ministério da Economia, e Erasmo Vergara, professor da UFSC, avaliam o risco ocupacional da aceleração resultante da exposição do sistema mão-braço de trabalhadores que operam lixadeiras orbitais em atividades de marcenaria (observando ainda detalhes sobre os procedimentos de medição e as normativas vigentes). O artigo de Guilherme Fagerlande, Maria Lygia Niemeyer e Júlio Torres, da UFRJ, apresenta resultados de simulações computacionais (utilizando o software BRASS) e medições acústicas para avaliar a qualidade acústica e propor adequações no Teatro Armando Gonzaga, projetado pelo arquiteto Affonso Eduardo Reidy e único equipamento cultural no bairro de Marechal Hermes, na cidade do Rio de Janeiro, RJ. O artigo de Eduardo Henrique Silva e Maria Lucia Oiticica, da UFAL, tem por objetivo analisar a evolução da percepção das características acústicas de ambientes por estudantes de graduação em diferentes períodos dos cursos de Arquitetura e Urbanismo e de Design de Interiores, submetidos a testes sonoros com fones de ouvido. Por fim, Stephan Paul, Matheus de Lorenzo e Júlio Cordioli, da UFSC, apresentam o estado atual da regulamentação de ruído para aeronaves elétricas de pequeno porte com capacidade de decolagem e pouso na vertical (eVTOL), incluindo uma análise crítica considerando as principais características de projeto de tais aeronaves. Gostaríamos também de aproveitar a oportunidade para convidar o leitor para o 12º Congresso Ibe- roamericano de Acústica (FIA) em conjunto com o XXIX Encontro da Sobrac, que será realizado em Florianópolis, de 23 a 26 de maio de 2021, devidamente reagendado por conta da pandemia. A programação incluirá palestras de especialistas mundialmente renomados, bem como apresentações de trabalhos e pôsteres sobre temas relacionados às áreas de Acústica e Vibrações. Uma exposição técnica com os últimos avanços em produtos e equipamentos ocorrerá em paralelo ao Congresso. Além disso, no dia 14 de agosto de 2020 ocorrerá o V Seminário Gaúcho de Acústica e Vibrações, batizado de V SeGAV-e por ter sido convertido na versão eletrônica-online. A novidade desse ano para o evento é que trabalhos inéditos poderão ser enviados em formato de short paper. Veja as chamadas com mais detalhes dentro da revista. É interessante lembrar ao leitor que acompanha a Revista A&V que temos uma versão livre da revista, que contém a primeira página de cada artigo e as seções de Chamadas e News & Reviews na íntegra. A partir deste número começamos a atualizar (ainda internamente) o modelo (template) de artigo, contemplando detalhes requeridos pelos autores de 2018 a 2020. Na próxima edição ele deverá ser publicado. Esperamos, a cada edição, publicar trabalhos dos mais variados ramos da área de acústica e vibrações. Para tanto, estamos investindo no aumento da atratividade da revista com a criação de novas seções, com mais espaço dedicado para a divulgação de ferramentas e eventos, e com a ampliação da publicidade nos meios acadêmicos. Queremos ainda agradecer à Sobrac, aos autores e ao grupo de pareceristas- revisores, pelo árduo e dedicado trabalho, imprescindíveis para tornar realidade esta publicação. Aproveite a leitura! Cordialmente, Editores Revista A&V n◦ 52, julho de 2020.