Sobre a propagação de ondas em cristais fonônicos preenchidos com fluido: de efeitos devidos a condução de ondas a fenômenos não-linares causados por sloshing

Resumo

Estruturas periódicas e cristais fonônicos, abreviados como CFs, constituem um tópico extremamente pesquisado no mundo, devido às capacidades extraordinárias relacionadas ao controle e manipulação da propagação de ondas que eles podem oferecer. Tais sistemas periódicos podem ser empregados para controlar, moldar e guiar ondas que propagam por um meio. Eles também podem ser usados para controle passivo de vibrações usando as chamadas bandas proibidas (bandgaps), isto é, faixas de frequência nas quais a propagação de ondas elásticas/acústicas não é permitida. Atualmente, pouco é conhecido sobre CFs preenchidos com fluido, em comparação com outras áreas bastante exploradas, como aquelas envolvendo CFs feitos de materiais monofásicos ou compósitos, que adotam elementos piezelétricos para adaptabilidade, entre outras. Assim, esta pesquisa busca investigar se interações elasto-fluido-acústicas podem melhorar propriedades de atenuação de ondas de CFs preenchidos com fluido para aplicações práticas de Engenharia. Como um fluido confinado pode modificar significativamente o comportamento fluido-estrutural, também se busca avaliar o desempenho de CFs considerando diferentes tipos de fluido para preenchimento. Investigações relacionadas a condução de ondas (wave-guiding) também serão perseguidas neste doutorado. Como contribuições deste trabalho, espera-se: a proposta de um mecanismo de adaptação de bandgaps, que explora o percentual de preenchimento de fluido de células unitárias; a avaliação de comportamento não-linear induzido por sloshing de fluido no interior das cavidades das células unitárias; e avaliar a influência, na dinâmica do sistema, de canais usados para comunicar cavidades de fluido de células unitárias adjacentes. Comportamento não-linear, dependente da amplitude de vibração, será também explorado para se tentar alargar bandas de atenuação. Finalmente, validações experimentais extensivas serão perseguidas para as simulações numéricas realizadas.