آموزش شبیه سازی امواج صوتی درون یک صدا خفه کن

آموزش شبیه سازی امواج صوتی درون یک صدا خفه کن


750,000 تومان

( آخرین بروزرسانی : 14 شهریور, 1401 )

بررسی اجمالی محصول

با خرید این محصول، ویدئوی آموزش شبیه سازی امواج صوتی درون یک صدا خفه کن در نرم افزار ansys fluent به همراه فایل شبکه بندی آن (msh.) را دریافت خواهید کرد.

نقد و بررسی : آموزش شبیه سازی امواج صوتی درون یک صدا خفه کن

شرح مسأله

مسأله حاضر به شبیه سازی امواج فشاری صوتی منتشر شده درون یک صدا خفه کن (silencer) با استفاده از نرم افزار ansys fluent پرداخته است. برای شبیه سازی و تحلیل موج های صوتی یا آکوستیک، از مدل آکوستیک (acoustic model) در نرم افزار استفاده شده است. به طور کلی، موج های مکانیکی درون یک سیال ناشی از وجود ارتعاشات و حرکات رفت و برگشتی لایه های سیال می باشند. به عنوان مثال، وقتی یک لایه از هوا در یک مسیری معین رو به جلو حرکت نماید، لایه سیال بعدی خود را رو به جلو می راند و خود لایه به جای اولیه خود بر می گردد. این حرکات رفت و برگشتی لایه های هوا تا جائی ادامه می باید که انرژی موجود درون جریان هوا به پایان برسد. حال اگر این تعداد حرکات رفت و برگشتی به بیش از 16 مرتبه در ثانیه برسد، صدا تولید می شود. درواقع، وقتی ما با دست ضربه ای به سطح یک جسم جامد می زنیم، لایه های هوای موجود بین دست ما و سطح مورد نظر شروع به حرکات رفت و برگشتی می کنند که اگر تعداد این رفت و برگشت ها به بیش از 16 مرتبه در ثانیه برسد، صدای ناشی از برخورد دست ما با سطح جامد تولید می شود. اما یکی از معضلات موجود در صنایع مختلف، تولید صداهای بسیار بلند و ناهنجار ناشی از انتشار امواج صوتی می باشد. بنابراین باید در چنین مواقعی به استفاده از دستگاه های صدا خفه کن روی آورد. اساس کار در مکانیزم عملکردی این صدا خفه کن ها بدین صورت است که با دریافت امواج صوتی موجود در محیط و سپس ایجاد امواج صوتی با دامنه یکسان با همان امواج موجب می شوند تا امواج صوتی محیطی جذب همین صدا خفه کن ها گردند و درنتیجه، امواج صوتی تولیدی در محیط خفه می شوند. برای انجام چنین مراحلی، صدا خفه کن ها دارای مواد تخلخل خاصی به عنوان جاذب موج صوتی بوده و یا دارای ساختارهای هندسی خاص جهت تولید امواج فشاری درون خود می باشند. این صدا خفه کن ها در صنایع مختلفی مانند متالوژی، برق قدرت، معدن، تونل مترو و معماری های داخلی دارای کاربرد هستند. جنس و نوع طراحی صدا خفه کن ها به گونه ای هستند که می توانند صداهای تولیدی با انواع فرکانس ها را جذب کرده و در دامنه شنوایی انسان از 63 تا 800 هرتز، می تواند شرایط آسایش محیطی را از نظر صوتی فراهم کنند. شبیه سازی و تحلیل این صدا خفه کن ها از اهمیت بالایی برخوردار است؛ زیرا در صورت طراحی نادرست، صداگیر نه تنها قادر به جذب صدا نخواهد بود، بلکه خود به عنوان عامل ایجاد صدا موجب افزایش مشکلات صوتی می شود. در پروژه حاضر، یک سیستم صدا خفه کن با ساختار قرینه مدل شده است که دارای دیواره های سینوسی یا موجی شکل در میانه بدنه خود می باشد. در این شبیه سازی فرض شده است که پیش از این، امواج فشاری مورد نظر درون این صدا خفه کن ایجاد شده است و هدف از کار ما، بررسی رفتار این امواج در راستای طولی این صدا خفه کن می باشد. برای تعریف مدل آکوستیکی در شبیه سازی حاضر، از مدل Ffowcs-Williams & Hawkings استفاده شده است. چگالی تعریفی معادل چگالی هوا یعنی 1.225 کیلوگرم بر متر مکعب و سرعت صوت معادل با سرعت صوت در هوا یعنی 340 متربرثانیه و فشار آکوستیکی مرجع برابر با  0.00002 pascalمی باشد. منابع تولید موج آکوستیکی (acoustic sources) نیز در محلی مجاور مرز ورودی جریان هوا تعریف شده است. در این مدلسازی، جریان هوا با سرعتی برابر با 1.461 m.s-1 و دمای برابر با 403.15 K وارد صداگیر می شود و در فشاری برابر با فشار محیط از آن خارج می شود. دیواره مربوط به صدا خفه کن از سه بخش تشکیل شده است که در بخش های ابتدایی و انتهایی سیستم به صورت صاف و در بخش میانی سیستم دارای ساختاری با هندسه موجی شکل هستند. این دیواره های سیستم از جنس آلومینیوم بوده و دارای ضریب انتقال حرارت 20 W.m-2.K-1 بوده و با محیط اطراف با دمای آزاد معادل با 298.15 K انتقال حرارت از نوع جابجایی صورت می دهد.

 

گام اول) ترسیم هندسه و شبکه ­بندی

مدل حاضر به صورت دو بعدی و با استفاده از نرم ­افزار design modeler طراحی شده است. مدل دارای ساختار متقارن بوده که دیواره قسمت میانی آن دارای ساختاری سینوسی شکل و موجی شکل می باشد. در مجاورت مرز ورودی جریان هوا، بخشی به عنوان منبع انتشار موج صوتی تعریف شده است. دیواره های موجی شکل به گونه ای ترسیم شده اند که دارای دامنه موجی برابر با 0.015 m می باشند.

 

 

شبکه ­بندی مدل حاضر با استفاده از نرم ­افزار ansys meshing انجام گرفته است. شبکه ­بندی به صورت سازمان یافته انجام گرفته و تعداد سلول­ های تولیدی در این مدلسازی برابر 17000 است.

 

 

گام 2) مراحل شبیه ­سازی

برای شبیه ­سازی مدل حاضر، چند فرض در نظر گرفته شده است که عبارتند از:

  • شبیه­ سازی براساس دیدگاه مبتنی بر فشار (pressure-based) صورت گرفته است.
  • شبیه ­سازی در هر دو حالت سیالاتی و انتقال حرارتی انجام گرفته است.
  • شبیه ­سازی حاضر از نظر زمانی ناپایا (unsteady) می­باشد؛ زیرا هدف کار حاضر، بررسی رفتار موج آکوستیک در گذر زمان است.
  • اثر گرانش زمین (gravity) بر روی مدل نادیده گرفته شده است.

 

خلاصه ­ای از مراحل تعریف مسأله و تعریف حل آن در جدول زیر آمده است:

 

 

گام سوم) نتایج نهایی

پس از پایان فرایند حل، کانتورهای دو بعدی مربوط به فشار، سرعت و دما به دست آمده اند. همچنین نمودار تغییرات سرعت در راستای محور مرکزی سیستم مورد نظر دست آمده است و نشان می دهد که سرعت در بخش موجی شکل میانی صدا خفه کن دارای تغییرات نوسانی و سینوسی است. همچنین نمودار تغییرات سطح فشار صوتی بر حسب فرکانس در مقاطع ابتدایی و انتهایی صدا خفه کن و نمودار میزان تغییرات فشار صوتی حاصل بر اثر حرکت درون صدا خفه کن به دست آمده است. این نمودارها به خوبی نشان می دهند که سطح فشار صوتی با حرکت درون صدا خفه کن کاهش می باید.

 

 

 

 

 

 

دیدگاه

دیدگاهی ثبت نشده.

اولین نفری باشید که نظر می دهید برای “آموزش شبیه سازی امواج صوتی درون یک صدا خفه کن”