تولید صدا پنکه سقفی در اتاق، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

تولید صدای پنکه سقفی در اتاق،  با دو مدل آکوستیک، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

شرح پروژه (تولید صدا)

هدف از مسأله حاضر، شبیه سازی عددی تولید صدا (sound generation) پنکه سقفی در اتاق با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) است. این پروژه با دو روش آکوستیک مختلف شامل Ffowcs Williams and Hawkings و معادله موج (wave equation) انجام شده است.

آکوستیک (acoustic) علمی است که به مطالعه امواج مکانیکی در گازها، مایعات و جامدات از جمله ارتعاش، صدا، فراصوت (ultrasound) و فروصوت (infrasound) می‌پردازد. این علم مربوط به تولید، کنترل، انتقال، دریافت و افکت‌های صوتی است.

هندسه مدل حاضر با استفاده از نرم افزار دیزاین مدلر (Design Modeler) به صورت سه بعدی طراحی شده است. هندسه مدل شامل یک دامنه محاسباتی مربع شکل سه بعدی با ابعاد 4 و 3 و 4 متر در جهت‌های X و Y و Z است. مرکز پنکه‌های سقفی در مرکز اتاق قرار دارد و دارای 2.7 متر است.

این مدل با استفاده از نرم افزار انسیس مشینگ (ANSYS Meshing) مش بندی شده است و تعداد کل سلول‌ها برای مدل اول 720783 و برای مدل دوم 534016 می‌باشد.

همچنین با توجه به ماهیت مسأله حاضر، از حل کننده گذرا (transient) استفاده شده است.

روش‌های استفاده شده

این پروژه به بررسی تولید نویز ناشی از پنکه سقفی در یک اتاق می‌پردازد. یک اتاق مربع شکل سه بعدی با یک پنکه در آن وجود دارد. همچنین، دو پنجره مربعی به عنوان ورودی و خروجی در نظر گرفته می‌شود که باد با سرعت ورودی 3 متربرثانیه در داخل آنها می‌وزد.

مسأله به دو صورت شبیه سازی شده است. در ابتدا از روش انتگرال توسط Ffowcs Williams و Hawkings استفاده می‌شود که در آن فن با استفاده از روش مش متحرک (Mesh Motion) با 240 دور در دقیقه می‌چرخد. برخی از نقاط گیرنده در مکان‌های مختلف در دامنه محاسباتی تعریف شده‌اند.

سپس در مرحله دوم، پنکه سقفی بدون هیچ حرکتی ثابت می‌شود؛ در حالی که باد در داخل اتاق با سرعت 3 متربرثانیه می‌وزد. در این حالت، تولید نویز ناشی از برخورد باد و فن با استفاده از روش مبتنی بر معادله موج (wave equation) بررسی می‌شود.

نتایج

در پایان فرآیند حل، کانتورها (contour) و نمودارهای (plot) دو بعدی و سه بعدی مربوط به فشار، دما و سرعت اتاق به دست می‌آید. نرم افزار CFD Post نمودار فشار و دامنه صدای اتاق را در نقاط مختلف تعریف شده در نرم افزار انسیس فلوئنت ترسیم می‌کند.

دما و سرعت در اتاق با کانتور سه بعدی نشان داده می‌شود و پارامترهای مربوط به نویزهای تولید شده، هم روی دیوارهای فن و هم در محیط اتاق به دست می‌آیند.