This paper presents a systematic procedure for three-dimensional noise analysis of an axial-flow fan by using computational aero-acoustics based on Ffowcs Williams-Hawkings equation. Flow-fields of a basic fan model are simulated by solving three-dimensional, unsteady, Reynolds-averaged Navier-Stokes equations using the commercial code ANSYS CFX 11.0. Starting with steady flow results, unsteady flow analysis is performed to extract the fluctuating pressures in the time domain at specified local points on the blade surface of the axial flow fan. The perturbed density wave by rotating blades reaches at the observer position, which is simulated by an in-house noise prediction software based on Ffowcs Williams-Hawkings equation. The detailed far-field noise signatures from the axial-flow fan are analyzed in terms of source types, field characteristics, and interpolation schemes.
Underwater noise produced by ships has been becoming an increasing issue. A dominantly contributing noise source is a ship propeller. Therefore, it is important to predict the propeller noise at the propeller design stages. This study applied the acoustic analogy based on Ffowcs Williams equation for the prediction of the marine propeller BPF noise. A marine propeller BPF noise is investigated experimentally as well as numerically. Propeller BPF noise measurement and propeller cavitation observation tests are performed in the KRISO medium size cavitation tunnel. Numerical prediction schemes of marine propeller BPF noise are presented together with the noise measurement method. Propeller BPF noise predictions and experiments are performed under the various propeller operating conditions including non-cavitating and caveating conditions. Numerical and experimental results are compared and analyzed. It is shown that numerical prediction results are generally in good agreement with the measured data.
본 논문은 회전익 항공기의 동체에 특정 장비를 장착하기 위한 지지 구조물에서 균열이 발생하여 이를 개선하기 위한 목적으로 수행한 연구이다. 회전익 항공기 동체의 스킨(Skin) 구조물에 추가된 지지 구조물인 더블러(Doubler)는 개발 단계에서의 하중을 기반으로 설계 및 제작 되었으며, 항공기 운용 중 특정 시점에 더블러의 표면에서 균열이 발견되었다. 균열의 원인을 찾기 위해서 장비 장착 시 체결 조건으로 발생할 수 있는 원 구조물의 초기 변형을 고려하고, 항공기 날개 통과 주파수와 해당 구조물의 고유 주파수를 동특성 해석 조건으로 고려 하였다. 이러한 시나리오의 검토 결과로 초기 변형을 유발하는 패스너 체결 부위의 물리적인 틈(Gap) 제거를 위한 심(Shim)구조물을 추가하고, 두께가 보강된 더블러를 장착하였다. 개선된 설계의 구조적 검증을 위한 동특성 해석 결과를 검토하여 구조 강도의 증가를 확인하고, 더블러에 대한 피로 평가 수행을 통해 항공기 요구 수명 조건 또한 충족함을 확인하였다.
한국소음진동공학회 1998년도 춘계학술대회논문집; 용평리조트 타워콘도, 21-22 May 1998
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pp.465-470
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1998
A cross-flow fan often generates discrete noise call blade passing frequency tones. Several methods have been investigated to reduce this BPF noise, where the random distribution of blades is the most promising one. A simple and effective algorithm to determine a random distribution of blades is proposed which considers fan. performance as well as noise characteristics. The proposed method is verified by a simple numerical model and is applied in manufacturing cross-flow fan samples. Also some experiments are carried out and the experimental results are analyzed.
The flow induced noise of the cross-flow fan with uniform/random pitch blades is predicted by computational methods. With the time dependent surface pressure data obtained by solving the incompressible Navier-Stokes equations in moving coordinates, the acoustic pressure is predicted by the Ffowcs Williams-Hawkings equation. The positions of the blade noise source are identified through an investigation of the acoustic pressure history induced by one blade, and it is confirmed that the dominant noise source is near the stabilizer. Since the acoustic pressure of the random pitch fan fluctuates according to the blade passin, the dominant BPF noise of the uniform pitch fan is modulated into some reduced discrete noises which have multiples of a 50Hz difference from BPF.
This paper suggests the noise reduction method of the engine cooling fan. It was estimated the fannoise contribution at the engine room and identified the noise source at the rotating fan by sound intensity method, first. And it has been developed the program for predicting the noise spectrum of axial flow fan. The radiated acoustic pressure is expressed the discrete frequency noise peaks at BPF and its harmonics and the line spectrum at the broad band by the noise generation mechanisms. In this paper it is shown that the comparison of the measuted and calculaed noise spectra of fn for the validation of the noise predictiong program. And this paper presents the characteristics of a fan noise due to modify the design parameters. Accordingly, it was obtained the design parameter values for noise reduction of fan.
Vibration response of the tower structure of a 750kW wind turbine (W/T) generator is investigated by measurement and analysis. Acceleration response of the W/T tower under various operation condition is monitored in real time by the vibration monitoring system using LabVIEW. Resonance state of the tower structure is diagnosed in the operating speed range. Resonance frequency range of the test model is investigated with the wind speed data of the test site. To predict the tower resonance frequency, tower is modeled as an equivalent beam with a lumped mass and Rayleigh energy method is applied. Calculated tower bending frequency is in good agreement with the measured value and the result shows that the simplified model can be used in the design stage of the W/T tower.
본 논문은 초소형 비행체 날개 주위의 공기흐름 조절을 위한 IPMC 작동기로 구동되는 ZNMF 펌프의 체계적인 설계 및 해석 기법을 소개한다. IPMC는 낮은 인가전압에서 큰 굽힘 변위를 발생시키며, 공기 중에서도 작동이 가능하고, 작은 크기로 손쉽게 제작할 수 있기 때문에 소형 펌프의 작동 막으로 매우 적합한 재료이다. 본 연구에서는 수치해석 기법을 이용하여 최대 작동 체적을 발생시키는 IPMC 작동 막의 최적 형상을 찾고, 이러한 최적형상에 기초하여 슬롯을 갖는 ZNMF 펌프를 설계하였다. 이후 초소형 비행체의 비행속도, 펌프 작동 막의 구동 주파수(~ 40 Hz), 슬롯을 통과하는 공기의 속도 등을 이용하여 무차원화 된 진동수와 모멘텀 계수를 구하였고, 설계된 ZNMF 펌프가 초소형 비행체 날개의 공기흐름 조절에 적용이 가능함을 보였다.
This paper suggests the noise reduction method of the engine cooling fan. The fan noise contribution to the OASPL of engine room was estimated and the noise source was identified for the rotating fan by sound intensity method. And the program for Predicting the noise spectrum of axial flow fan was also developed. The radiated acoustic pressure is expressed in terms of discrete frequency noise Peaks at BPF and its harmonics and the line spectrum at the broad band by the proposed noise generation mechanisms. In this Paper, it Is shown that the comparison of the measured and calculated noise spectra of fan validates the noise predicting program. And this paper presents the characteristics of the fan noise in order to modify the design parameters. Accordingly, the design parameters were determined for the noise reduction of the fan.
The cross-flow fan which constitutes a fan-duct system with a stabilizer and a scroll casing is widely used in many air-ventilating and air-conditioning devices. Its ooperating points of high efficiency and loading conditions frequently induce a annoying sharp tonal component of discrete frequency on the noise spectrum, which is open called as a BPF(Blade-Passing-Frequency) noise and degrades the sound quality of the devices. this BPF tone has been one of the defects of the cross-flow fan. This study proposes two methods in order to reduce this tonal noise component, which are the random distributions of the fan blades and the skewed shapes of the stabilizer. The proposed methods are verified by a simple analytical model and are applied in manufacturing the cross-flow fan and the stabilizer samples. Some experiments are carried out to verify the reduction capability of BPF tones of above two schemes and the experimental results are analyzed. The comparison between two method is also carried out.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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