Design of metamaterial-inspired acoustic liners

The content of this research is focused on finding an alternative design for acoustic liners, the sound absorption devices implemented in turbofan engines to mitigate the airborne noise. The requirement in terms of space occupancy and the high dependence on non-linear phenomena limit the implementation of the traditional architecture liners and the need for a novel design that can overcome these restrictions is high. The design presented in this thesis, the metacoustic liner, is based on the acoustic metamaterial concept and overcomes the limitations of a traditional acoustic liner. The metacoustic liner guarantees an exceptional noise absorption capability for the desired frequencies and, at the same time, a high absorption for a given frequency range. A complete study on the design parameters are performed using the numerical software COMSOL MultiphysicsTM, the properties of the device presented, and its potentialities highlighted.

L’obbiettivo di questo lavoro di tesi è quello di definire un design alternativo per i liner acustici, i dispositivi utilizzati all’interno della gondola motore dei turbofan per diminuire il rumore prodotto. I vincoli di spazio e la dipendenza dagli effetti non-lineari fanno sì che l’impiego di un’architettura tradizione sia limitata e di conseguenza, l’interesse per un design alternativo che superi queste restrizioni è elevato. Il design presentato in questa tesi, il liner metacustico, si basa sul concetto di metamateriale acustico ed è in grado di superare quelli che sono i limiti di un design tradizionale. Questo concept innovativo è in grado di garantire un importante abbattimento del rumore prodotto a determinate frequenze ed un elevato valore per tutto il range di interesse. Utilizzando il software COMSOL MultiphysicsTM, è stato fatto uno studio completo dei parametri di design, sono state presentate le proprietà del liner metacustico e sono state illustrate le potenzialità del suo utilizzo.