 جلسه دفاع رساله: مهدی یادگاری، گروه هوافضا
ارائهکننده: مهدی یادگاری
چکیده: فنها از انواع توربوماشین میباشند که اهمیت آنها در صنایع مختلف شامل هوافضا (موتورهای توربوفن)، خودرو (فن خنککاری موتور و فن تهویه مطبوع)، تاسیسات ساختمانی (فن تهویه مطبوع) و صنایع الکترونیکی (فن خنککاری) مشخص میباشد. در این بین کاهش صدای آزاردهنده فن با حفظ عملکرد آیرودینامیکی آن از اهمیت ویژهای برخوردار است. در این کار پژوهشی استفاده از سطح حفرهدار به عنوان یک روش خلاقانه کنترل جریان برای کاهش صدای آزاردهنده فن به صورت عددی مورد بررسی قرار میگیرد. هندسه مسئله، فن جریان محوری دارای حلقه، با سطح حفرهدار در ناحیه پشت لبه فرار میباشد. با استفاده از مدل LES ، قیاس فاکس ویلیام هافکینگ و ابزار آیروآکوستیک محاسباتی، صدای آزاردهنده فن در فاصله مشخص محاسبه و نتایج مطابق با تست آزمایشگاهی انجام گرفته اعتباربخشی میشود. به منظور بررسی جریمه این روش کنترلی بر عملکرد آیرودینامیکی فن، حل آیرودینامیکی با روش دینامیک سیالات محاسباتی، معادلات ناویر - استوکس میانگینگیری شده و معادلات انتقالی آشفتگی SST انجام شده و به منظور اعتباربخشی با نتایج تست آزمایشگاهی مقایسه میشود. نتایج این کار پژوهشی نشان میدهد ساختارهای منسجم سیال مهمترین نقش را در ایجاد صدای آزاردهنده فن بازی کرده و به میزانی که این ساختارها درهم بریزند صدای آزاردهنده کاهش مییابد. روش کنترلی پیشنهادی با از بین بردن ساختارهای منسجم پشت لبه فرار و حد فاصل قاب فن و شراد باعث کاهش صدای آزاردهنده جریان سیال در این نواحی میشود. نتایج این کار پژوهشی همچنین نشان میدهد ارتباط مشخصی بین شاخصهای پرودمن، انرژی جنبشی آشفتگی و آنتروپی با عملکرد آیرودینامیکی و آیروآکوستیکی وجود دارد. بررسی پارامتری تعداد حفره نشان میدهد بیشترین کاهش نویز در تعداد سه حفره اتفاق میافتد؛ همچنین بررسی پارامتری قطره حفره نشان میدهد در حالت حفره به قطر 0/433 بهترین عملکرد مشاهده میشود. در انتها نتایج کمی نشان میدهد کاهش نویز در فرکانس عبور پره (به عنوان مهمترین شاخص ارزیابی کیفی صدای فن) در حالت استفاده از سه حفره در حدود 6 دسیبل میباشد. همچنین نتایج بررسی عملکرد آیرودینامیکی نشان میدهد برخلاف تمام مطالعات گذشته، این روش کنترلی پیشنهادی نه تنها جریمه آیرودینامیکی ندارد، بلکه به میزان 1/5 درصد باعث بهبود آن نیز میشود. |
