Modelli analitici e numerici per l'analisi vibro-acustica di materiali porosi: caratteristiche e applicazione al caso di materiali eterogenei

I materiali porosi sono ampliamente utilizzati per diverse applicazioni industriali, al fine di soddisfare le richieste di riduzione del rumore che, al giorno d'oggi, sottostanno a norme e requisiti sempre più stringenti. Differenti tipi di materiale vengono impiegati: feltri, schiume, materiali granulari e conglomerati. Dal punto di vista fisico, tutti questi materiali sono caratterizzati dalla presenza di due fasi: quella solida, chiamata struttura, e quella fluida all'interno dei pori, il fluido essendo normalmente aria, per le più comuni applicazioni di tipo vibroacustico. L'interazione fra queste due fasi è responsabile dei fenomeni di assorbimento ed attenuazione. Oltre alla complessità dei materiali costitutivi, caratteristica della loro struttura bifasica, le varie configurazioni e forme che essi possono assumere e, spesso, la presenza di un ambiente esteso vibro-acustico di cui il materiale rappresenta un sottosistema, consentono facilmente di capire le difficoltà che si incontrano nel tentativo di fornire predizioni ingegneristiche affidabili. In questo contesto, le simulazioni numeriche sono spesso problematiche nel caso in cui siano coinvolti geometrie di sistemi reali, in particolare riguardo ai tempi di calcolo ed alla convergenza della soluzione. Allo stesso tempo, i modelli analitici, anche se parzialmente limitati a causa di ipotesi semplificative che ne restringono l'ambito di utilizzo, rappresentano uno strumento molto utile per comprendere la fisica del problema ed individuare tendenze generali. Vengono presentate e confrontate, in questo lavoro, le caratteristiche generali di due differenti approcci per l'analisi vibro-acustica di materiali porosi, confrontandone vantaggi e svantaggi.