Intensidade acústica útil: um novo método para identificação de regiões radiantes em superfícies com geometrias arbitrárias

Neste trabalho é descrita a teoria necessária para a obtenção da grandeza denominada intensidade supersônica, a qual tem por objetivo identificar as regiões de uma fonte de ruído que efetivamente contribuem para a potência sonora, filtrando, consequentemente, a parcela referente às ondas sonoras recirculantes e evanescentes. É apresentada a abordagem de Fourier para a obtenção da intensidade supersônica em fontes com geometrias separáveis e a formulação numérica existente para a obtenção de um equivalente à intensidade supersônica em fontes sonoras com geometrias arbitrárias. Este trabalho apresenta como principal contribuição original, uma técnica para o cálculo de um equivalente à intensidade supersônica, denominado aqui de intensidade acústica útil, capaz de identificar as regiões de uma superfície vibrante de geometria arbitrária que efetivamente contribuem para a potência sonora que será radiada. Ao contrário da formulação numérica existente, o modelo proposto é mais direto, totalmente formulado na superfície vibrante, onde a potência sonora é obtida através de um operador (uma matriz) que relaciona a potência sonora radiada com a distribuição de velocidade normal à superfície vibrante, obtida com o uso do método de elementos finitos. Tal operador, chamado aqui de operador de potência, é Hermitiano, fato crucial para a obtenção da intensidade acússtica útil, após a aplicação da decomposição em autovalores e autovetores no operador de potência, e do critério de truncamento proposto. Exemplos de aplicações da intensidade acústica útil em superfícies vibrantes com a geometria de uma placa, de um cilindro com tampas e de um silenciador automotivo são apresentados, e os resultados são comparados com os obtidos via intensidade supersônica (placa) e via técnica numérica existente (cilindro), evidenciando que a intensidade acústica útil traz, como benefício adicional, uma redução em relação ao tempo computacional quando comparada com a técnica numérica existente.

Mapeamento das regiões radiantes em placas retangulares vibrantes via método dos elementos de contorno com velocidade média e intensidade útil

Em engenharia, a modelagem computacional desempenha um papel importante na concepção de produtos e no desenvolvimento de técnicas de atenuação de ruído. Nesse contexto, esta tese investiga a intensidade acústica gerada pela radiação sonora de superfícies vibrantes. De modo específico, a pesquisa enfoca a identificação das regiões de uma fonte sonora que contribuem efetivamente para potência sonora radiada para o campo afastado, quando a frequência de excitação ocorre abaixo da frequência crítica de coincidência. São descritas as fundamentações teóricas de duas diferentes abordagens. A primeira delas, denominada intensidade supersônica (analítica) é calculada via transformadas de Fourier para fontes sonoras com geometrias separáveis. A segunda, denominada intensidade útil (numérica) é calculada através do método dos elementos de contorno clássico para fontes com geometrias arbitrárias. Em ambas, a identificação das regiões é feita pela filtragem das ondas não propagantes (evanescentes). O trabalho está centrado em duas propostas, a saber. A primeira delas, é a apresentação implementação e análise de uma nova técnica numérica para o cálculo da grandeza intensidade útil. Essa técnica constitui uma variante do método dos elementos de contorno (MEC), tendo como base o fato de as aproximações para as variáveis acústicas pressão e velocidade normal serem tomadas como constantes em cada elemento. E também no modo peculiar de obter a velocidade constante através da média de um certo número de velocidades interiores a cada elemento. Por esse motivo, a técnica recebe o nome de método de elemento de contorno com velocidade média (AVBEMAverage Velocity Boundary Element Method). A segunda, é a obtenção da solução forma fechada do campo de velocidade normal para placas retangulares com oito diferentes combinações de condições contorno clássicas. Então, a intensidade supersônica é estimada e comparada à intensidade acústica. Nos ensaios numéricos, a comparação da intensidade útil obtida via MEC clássico e via AVBEM é mostrada para ilustrar a eficiência computacional da técnica aqui proposta, que traz como benefício adicional o fato de poder ser utilizada uma malha menos refinada para as simulações e, consequentemente, economia significativa de recursos computacionais.

Multiplex CARS measurements in supersonic H-2/air combustion

H-2 and O-2 multiplex coherent anti-stokes Raman spectroscopy (CARS) employing a single dye laser has been explored to simultaneously determine the temperature and concentrations of H-2 and O-2 in a hydrogen-fueled supersonic combustor. Systematic calibrations were performed through a well-characterized H-2/air premixed flat-flame burner. In particular, temperature measurement was accomplished using the intensity ratio of the H-2 S(5) and S(6) rotational lines, whereas extraction of the H-2 and O-2 concentrations was obtained from the H-2 S(6) and O-2 Q-branch, respectively. Details of the calibration procedure and data reduction are discussed. Quantification of the supersonic mixing and combustion characteristics applying the present technique has been demonstrated to be feasible. The associated detection limits as well as possible improvements are also identified.

Investigation of the shape of the R(0) absorption line in ν3, N2O recorded from an axisymmetric supersonic free jet expansion

The hydrodynamic structure of an axisymmetric supersonic expansion can be regarded as a series of concentric divergent cones, with decreasing particle densities as the cone angle increases. Different groups of molecules therefore contribute to high-resolution absorption line shapes when optically probing the expansion in a direction perpendicular to the jet axis. These groups are distinguished by the cone angle, inducing a specific Doppler shift, and by the particle density, contributing a specific weight to the absorption intensity. As a result different broader line profiles are observed compared to room temperature spectra. This effect is investigated here selecting as the working example the R(0), ν3 absorption line in N2O recorded using a Fourier transform interferometer. Independent impact pressure and quadrupole mass spectrometric measurements are performed leading to two complementary maps of the expansion, allowing the recorded absorption line shape to be quantitatively modeled. © 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Classification of Airborne LIDAR Intensity Data Using Statistical Analysis and Hough Transform with Application to Power Line Corridors

Light Detection and Ranging (LIDAR) has great potential to assist vegetation management in power line corridors by providing more accurate geometric information of the power line assets and vegetation along the corridors. However, the development of algorithms for the automatic processing of LIDAR point cloud data, in particular for feature extraction and classification of raw point cloud data, is in still in its infancy. In this paper, we take advantage of LIDAR intensity and try to classify ground and non-ground points by statistically analyzing the skewness and kurtosis of the intensity data. Moreover, the Hough transform is employed to detected power lines from the filtered object points. The experimental results show the effectiveness of our methods and indicate that better results were obtained by using LIDAR intensity data than elevation data.

Exercise intensity influences NEAT in overweight and obese adults

PURPOSE: To determine the effect of acute bouts of moderate- and high-intensity walking exercise on non-exercise activity thermogenesis (NEAT) in overweight and obese adults. ---------- METHOD: 16 participants performed a single bout of either moderate-intensity walking exercise (MIE) or high-intensity walking exercise (HIE) on two separate occasions. The MIE consisted of walking for 60 minutes on a motorized treadmill at 6 km.h. The 60-minute HIE session consisted of walking in 5-min intervals at 6 km.h and 10% grade followed by 5-min at 0% grade. NEAT was assessed by accelerometer on three days before, the day of, and three days following the exercise sessions. ---------- RESULTS: There was no significant difference in NEAT vector magnitude (counts.min) between the pre-exercise period (days 1-3) and the exercise day (day 4) for either MIE or HIE protocol. In addition, there was no change in NEAT during the three days following the MIE session, however NEAT increased by 16% on day 7 (post-exercise) compared with exercise day (P = 0.32). However during the post-exercise period following the HIE session, NEAT was increased by 25% on day 7 compared with the exercise day (P = 0.08), and by 30-33% compared with pre-exercise period (day 1, day 2 and day 3); P = 0.03, 0.03, 0.02, respectively. ---------- CONCLUSION: A single bout of either MIE or HIE did not alter NEAT on the exercise day or on the first two days following the exercise session. However, monitoring NEAT on a third day allowed the detection of a 48-h delay in increased NEAT after performing HIE. A longer-term intervention is needed to determine the effect of accumulated exercise sessions over a week on NEAT.

An investigation of dose calculation accuracy in intensity-modulated radiotherapy of sites in the head & neck

Knowledge of the accuracy of dose calculations in intensity-modulated radiotherapy of the head and neck is essential for clinical confidence in these highly conformal treatments. High dose gradients are frequently placed very close to critical structures, such as the spinal cord, and good coverage of complex shaped nodal target volumes is important for long term-local control. A phantom study is presented comparing the performance of standard clinical pencil-beam and collapsed-cone dose algorithms to Monte Carlo calculation and three-dimensional gel dosimetry measurement. All calculations and measurements are normalized to the median dose in the primary planning target volume, making this a purely relative study. The phantom simulates tissue, air and bone for a typical neck section and is treated using an inverse-planned 5-field IMRT treatment, similar in character to clinically used class solutions. Results indicate that the pencil-beam algorithm fails to correctly model the relative dose distribution surrounding the air cavity, leading to an overestimate of the target coverage. The collapsed-cone and Monte Carlo results are very similar, indicating that the clinical collapsed-cone algorithm is perfectly sufficient for routine clinical use. The gel measurement shows generally good agreement with the collapsed-cone and Monte Carlo calculated dose, particularly in the spinal cord dose and nodal target coverage, thus giving greater confidence in the use of this class solution.

Civic engagement and associationalism : the impact of group membership scope versus intensity of participation

The relationship between participation in civic and political activities and membership of voluntary associations is now well established. What is less clear is the relative impacts of how much time people spend on group activities (associational intensity), and the number and type of groups that individuals are involved with (associational scope). Does it matter in terms of civic engagement, for example, whether one is a member of a quilting-circle or trade union? Does it matter whether association ‘membership’ is simply an annual payment or a major commitment of time and energy? In this article, we use a large survey to explore these questions empirically by focusing on the membership patterns and civic engagement practices of 4,001 citizens drawn from eight suburbs across Greater Melbourne, Australia. Our findings indicate that, while associational intensity is positively related to civic engagement, associational scope (the number of group memberships per person), is a more influential determinant of the level of civic and political participation. The results also suggest that while all forms of associationalism are important in terms of fostering greater levels of civic activity, not all forms have the same impact.