• 한국음향학회지
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• 제33권1호
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• pp.40-47
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• 2014

원심팬 날개 깃에서 발생한 와류와 원심팬 볼루트 사이의 상호작용은 원심팬의 주요한 소음원으로 알려져 있다. 본 연구에서는 저소음 설계의 기초 자료로 활용하기 위하여 원심팬의 주요한 소음원 영역으로 고려되는 원심팬 볼루트 영역을 세분화하여 볼루트 영역내의 상대적 기여도를 분석한다. 주요한 소음원으로부터 방사되는 소음을 예측하기 위해 내부 음장용 복합 전산공력음향학(CAA, Computational Aero-Acoustics) 방법을 사용한다. 이 방법은 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)과 음향상사법(Acoustic Analogy), 그리고 경계요소법(BEM, Boundary Element Method)을 사용하여 원심팬 내부 유동장으로부터 방사한 소음을 원심팬 외부 음향장에서 예측하는 방법이다. 복합 CAA 방법을 이용한 원심팬 볼루트 영역내의 소음원의 상대적 기여도 분석은 컷-오프영역으로부터 출구영역보다 컷-오프영역으로부터 원심팬 스크롤영역이 전체 소음에 대한 기여도가 높고, 날개 깃의 쉬라우드 영역보다 허브 영역이 전체 소음에 대한 기여도가 높다는 것을 보여준다. 이러한 결과는 향후 저소음 원심팬 개발을 위한 유용한 자료로 활용될 것이다.

• 한국음향학회지
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• 제34권1호
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• pp.36-45
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• 2015

유동광대역소음을 효율적으로 예측하기 위하여 통계적으로 난류를 재생하는 방법에 대한 많은 연구들이 최근에 진행되고 있다. 그 중에서도, FRPM(Fast Random Particle Mesh) 기법은 RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 방정식 해석을 통해 도출된 정상상태 유동장의 난류 운동에너지와 소산 값을 이용하여 특정한 통계적 특성을 가지는 난류를 재생하는 기법으로서 유동광대역소음 문제 등에 성공적인 적용 예에 대해서 보고되고 있다. 하지만 기존의 FRPM 방법은 축류팬과 같이 축 대칭 특성을 갖는 기계의 경우 정상상태의 유동장을 기초로 광대역소음을 예측하는 문제에는 적용할 수 있으나, 원심팬과 같이 볼루트 영역으로 인하여 축 대칭이 성립되지 않는 기계류의 유동광대역소음에는 적용할 수 없다. 본 연구에서는 이러한 FRPM 기법을 확장하여, 원심팬에서 발생하는 광대역소음을 효율적으로 예측하기 위하여 비정상 RANS 방정식의 수치해와 연계하여 광대역소음원으로 고려되는 난류를 특정한 통계적 특성을 가지도록 재생할 수 있는 U-FRPM(Unsteady-FRPM) 기법을 제안하였다. 먼저 전산유체역학을 사용하여 RANS 방정식을 해석함으로써, 원심팬 주위의 비정상상태 유동장 정보를 도출하고, 음향상사법(Acoustic Analogy)을 기초로 도출된 유동소음원을 U-FRPM을 이용하여 모델링하였다. 모델링된 소음원은 경계요소법을 통해 구현되는 선형음향전파모델과 연계하여 수음점에서 광대역소음을 예측하는데 이용되었다. 예측된 결과와 실험결과의 비교를 통해 본 논문에서 제시한 방법의 유효성을 확인하였다.