Cristalli sonici: applicazione al controllo del rumore

La tesi riguarda lo studio e l’applicazione di metodi teorici e numerici per la progettazione di una barriera acustica fortemente innovativa. Essa è costituita da cristalli sonici, un particolare categoria di metamateriali. Le loro eccezionali caratteristiche vengono ottenute tramite la sola configurazione geometrica, indipendentemente dai materiali utilizzati. Si parte dai primi esempi di cristalli sonici costituiti da elementi cilindrici uguali tra di loro e posizionati seguendo vari tipi di pattern. Viene messa in luce l’importanza della diffrazione multipla nell’attenuazione del livello sonoro al di là del cristallo sonico, fungendo da barriera acustica. Si discutono l’influenza della geometria scelta rispetto al cristallo sonico sulla formazione delle bande proibite. Si trattano le grandezze intrinseche da misurare su prototipo: insertion loss, sound insulation index e reflection index. Sono analizzati cristalli sonici realizzati tramite elementi naturali. Si effettua una disamina dei cristalli sonici localmente risonanti, in cui il fenomeno della risonanza di cavità, accoppiato alla diffrazione, permette la formazione di ulteriori bande proibite. Si espone il PWE, la MSt e il FEM. Sulla base dei concetti teorici esposti si delinea il metodo di progetto per realizzare un cristallo sonico che funga da barriera acustica nei confronti del rumore autostradale. Si arriva infine a definire una barriera acustica in cilindri di plexiglas con diametri commerciali, da installare a fianco di un’infrastruttura autostradale. Il caso studio, sebbene relativamente semplice, è concretamente realizzabile e mette in luce l’enorme potenzialità dei cristalli sonici nella costruzione di barriere acustiche attraversabili dall'aria e dalla luce.