مدلسازي رفتار آكوستيكي كامپوزيت الياف طبيعي نخل خرما با استفاده از الگوريتم تكامل تفاضلي

زمينه و هدف: پيشرفت هاي كنترل صدا با كمك جاذب صوتي، فرصت مناسبي را براي مطالعه روش هاي كاهش سروصدا و تضعيف آكوستيكي به وسيلۀ انواع مختلفي از مواد متخلخل فراهم كرده است. افزايش نگراني ها دربارۀ اثرات نا مطلوب به كارگيري جاذب هاي صوتي ساخته شده از مواد و الياف مصنوعي بر سلامت افراد، زمينۀ مساعدي را براي توسعۀ تحقيقات در مورد كاربرد الياف طبيعي به عنوان عايق ها و جاذب هاي صوتي فراهم كرده است. در دو دهۀ گذشته استفاده از الياف ليگنوسلولزي براي مقاصد مختلف به دليل وجود خواصي چون زيست تخريب پذيري، وزن سبك، چگالي كم، قيمت ارزان و غير سمي بودن، توجه بسياري از پژوهشگران را به خود جلب كرده و به عنوان جايگزيني براي جاذب هاي آكوستيكي ساخته شده از الياف مصنوعي مطرح شده است. ساليانه در ايران مقادير قابل توجهي از ضايعات كشاورزي حاوي الياف ليگنو سلولزي به علت فقدان سازوكار بازيافت و به كارگيري مجدد، سوزانده شده يا به شكل نامناسبي دفع مي شود. اين در حالي است كه مي توان بخش زيادي از چنين ضايعاتي را براي مصارف مختلف به كار گرفت. كشور ايران به عنوان دومين توليدكنندۀ خرما در جهان و داشتن نخلستان هاي وسيع، هرساله با معضل ضايعات پرحجم حاصل از برداشت و هرس درختان خرما روبرو است كه عمدتاً به شكل مناسبي مورداستفاده قرار نمي گيرند. ازاين رو، هدف اين پژوهش بررسي رفتار آكوستيكي نمونه هاي كامپوزيتي ساخته شده از الياف طبيعي نخل خرما از طريق پيش بيني ضريب جذب صوت با مدل هاي تجربي مربوطه و مقايسۀ آن با داده هاي حاصل از آزمايش هاي تجربي بوده است. روش بررسي: در اين مطالعه، براي اندازه گيري ضريب جذب صوتي نرمال نمونه هاي ساخته شده از الياف خوشه هاي نخل خرما با چگالي ثابت 200 كيلوگرم بر مترمكعب در سه ضخامت مختلف بافاصله هاي هوايي مختلف در پشت نمونه، از دستگاه لولۀ اَمپدانس استفاده شد. سپس با نوشتن كد در نرم افزار متلب، با استفاده از الگوريتم تكامل تفاضلي، ضريب جذب صوتي پيش بيني شده براي 3 مدل دلاني ndash; بازلي، ميكي و جانسونچمپوآلارد محاسبه گرديد. يافته ها: نتايج نشان داد كه خاصيت جذب صوتي نمونه هاي تهيه شده از الياف نخل خرما به طور قابل توجهي با افزايش بسامد، بيشتر مي شود و افزايش ضخامت مواد در چگالي ثابت، نقش عمده اي در تضعيف امواج صوتي به ويژه در بسامد هاي پايين تر (كمتر از1000 هرتز) دارد. مقايسۀ داده هاي حاصل از آزمايش و مدل هاي تجربي نشان داد كه با افزايش ضخامت، مقادير پيش بيني شده براي ضريب جذب آكوستيكي مواد، به داده هاي حاصل از آزمايش نزديك مي شوند. افزايش فاصلۀ هوايي در پشت نمونه تا 3 سانتيمتر، در بسامد هاي كمتر از 1000 هرتز، افزايش ضريب جذب صوتي را به همراه خواهد داشت. نتيجه گيري: نمونه هاي ساخته شده از الياف نخل خرما، پتانسيل خوبي براي تضعيف انرژي امواج صوتي دارند. افزايش جذب صوت مي تواند ناشي از فرآيند استهلاك طولاني تر انتقال حرارتي و ويسكوز، بين هوا و مواد جاذب در كامپوزيت باشد؛ كه با افزايش ضخامت كامپوزيت موجب افزايش ميزان جذب صوت نيز خواهد شد. از سوي ديگر الياف طبيعي به دليل خاصيت چسبندگي كم، قطر زياد الياف، مقاومت كم در برابر رطوبت و آسيب پذير در برابر قارچ rlm;ها هنوز به اندازه الياف مصنوعي محبوبيت نيافته rlm;اند. لذا بديهي است كه اين عوامل مي توانند بر روي ضريب جذب صوتي و كيفيت و ماندگاري پانل هاي آكوستيكي ساخته شده از الياف طبيعي تأثير بگذارد. به همين منظور جهت رفع اين عيوب، مي توان از فناوري نانو استفاده كرد تا با بهره گيري از خاصيت مواد در اين حالت، به شرايط بهتر و بهبوديافته دست يافت. به نظر مي رسد كه اين مسأله اي است كه بايد در ساخت جاذب هاي صوتي ساخته شده از الياف طبيعي در نظر گرفت.