Active noise control in ducts with secondary sources synthesized through exact boundary conditions

Noise control techniques in acoustic cavities have been a topic of interest in research for a long time. The problem is closely related to optimizing acoustic comfort in work and entertainment environments. In this context, the problems relating to the acoustic treatment of ventilation systems are particularly interesting. The treatment of these noises mostly involves passive techniques related to the design of the systems. To these techniques is added the Active Noise Control (ANC), which is used to achieve better performance. The algorithm that is mostly used is the Filtered X-LMS, known for its effectiveness and robustness. However, the acoustic techniques of cloaking and holography are recently emerging in the experimental academic field. They allow to acoustically mask an object or recreate its presence in a controlled environment. These techniques can be classified under Active Noise Control. The aim of this thesis is to develop an ANC logic inside a duct through the acoustic holography technique. Specifically, we want to develop a perfectly reflecting virtual wall to prevent noise propagation in the duct. In carrying out the document, the theory for the definition of the Exact Boundary Conditions (EBC) on the surface that surrounds the scattering virtual object is validated. Subsequently, simulations are proposed in two scenarios: the first is a 2D environment for the validation of the theory, the second is a 3D model of a Kundt's tube which was the inspiration for our simulation. Finally, a real case is modeled, in which the EBCs are reproduced from a set of secondary sources, which simulate the behavior of loudspeakers in dedicated ducts intersecting the main duct. The results are promising and offer the starting point for a future validation through the implementation of a laboratory setup.

Le tecniche per il controllo del rumore in cavità acoustiche sono da molto tempo tematiche di interesse nel campo della ricerca. Il problema è strettamente legato all'ottimizzazione del comfort acustico in ambienti di lavoro e di intrattenimento. In questo contesto risultano particolarmente interessanti le problematiche relative al trattamento acustico degli impianti di ventilazione. Il trattamento di questi rumori prevede per lo più tecniche passive legate al design degli impianti. A queste tecniche si aggiunge il controllo attivo del rumore (ANC), il quale viene impiegato per il raggiungimento di migliori performance. L'algoritmo che viene maggiormente impiegato è il Filtered X-LMS, noto per la sua efficacia e robustezza. Tuttavia, recentemente in ambito accademico sperimentale stanno emergendo le tecniche acustiche di cloaking ed holography. Esse consentono di mascherare acusticamente un oggetto o ricreare la sua presenza in ambiente controllato. Queste tecniche posso essere classificate nell'ambito del controllo attivo del rumore. Lo scopo di questa tesi è quello di sviluppare una logica di controllo attivo del rumore all'interno di un condotto attraverso la tecnica di olografia acustica. Nello specifico, si vuole sviluppare una parete virtuale perfettamente riflettente per impedire la propagazione del rumore nel condotto. Nello svolgimento del documento viene convalidata la teoria per la definizione delle Exact Boundary Conditions (EBC) sulla superficie che avvolge l'oggetto virtuale scatterante. Successivamente vengono proposte delle simulazioni in due scenari: il primo è un ambiente 2D per la validazione della teoria, il secondo è un modello 3D di un tubo di Kundt che è stato di ispirazione per la nostra simulazione. Infine, viene modellato un caso reale, in cui le EBC vengono riprodotte da un set di sorgenti secondarie, le quali simulano il comportamento di loudspeaker in condotti dedicati che intersecano il condotto principale. I risultati sono promettenti ed offrono lo spunto per una futura validazione mediante l'implementazione di un setup di laboratorio.