본 논문에서는 무선진공청소기용 팬 모터 단품의 유량 및 소음성능을 향상시키기 위하여 무선청소기 유로를 통하여 공기를 흡입하는 임펠라에 대한 최적설계를 수행하였다. 우선, 팬 모터 단품, 특히 임펠라의 유동장을 분석하기 위하여 비정상, 비압축성 Reynolds averaged Navier-Stokes(RANS) 방정식을 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD)에 기초하여 해석하였다. 예측한 유동장 정보를 입력값으로 Ffowcs-Williams and Hawkings(FW-H) 방정식을 사용하여 임펠라로부터 방사되는 소음을 수치적으로 예측하였다. 유량과 소음에 대한 수치해석 결과를 실험을 통해 측정한 팬 모터 단품의 P-Q 곡선과 음압 스펙트럼과 비교하여 사용한 수치방법의 유효성을 확인하였다. 수치해석결과로부터 임펠라 날개의 코드방향 중간부분의 급격한 곡률 변화로 인하여 강한 와류가 형성되는 것을 확인하였다. 와류는 유동에는 손실로 소음에는 소음원으로 작용하기 때문에 기존의 임펠라를 재설계하여 와류를 개선하고자 하였다. 2인자 반응표면방법을 사용하여 최대유량과 최소소음을 나타내는 입·출구 뒷젖힘각(sweep angle)을 결정하였다. 최종 선정된 설계안에 대한 추가 해석을 통하여 유량성능과 소음성능이 개선됨을 확인하였다.
This paper proposes an optimal design to improve the performance of the intake system by reducing the noise. We adapt the Taguchi method and column merging method for the above design. At the first stage of the design, the length and radius of each component of the current intake system are selected as control factors. Then the $L^{18}$ table of orthogonal array is used to get the effective main factors. At the second stage, the $L^{16}$ table of orthogonal array and the column merging method is combined to analyze subdivided significant factors. We know that the robust design with the column merging method provides better design for noise of intake system than the robust design itself.
대용량 추진용 32극, 96슬롯의 5MW급의 BLDC(Brushless DC) 전동기를 설계하고, 그 특성을 유한요소해석법(FEM)을 이용하여 해석하였다. 해석 결과를 이용하여 진동 및 소음의 원인이 되는 가진력(Magnetic Exciting Force)을 계산할 수 있는 알고리즘을 제안한다. 계산된 가진력을 분석하여 진동 및 소음의 원인을 줄일 수 있는 방안을 모색하고, 이를 설계에 반영함에 그 목적이 있다. 이러한 과정을 통하여 BLDC전동기 설계에 이 기술을 적용하여 전동기의 소음 및 진동의 저감과 성능을 향상시킬 수 있는 방법을 제시한다.
소음진동은 최근 사회적 인식이 변함에 따라 환경관련 민원 중에서 가장 많은 건수의 민원이 발생되는 요소로서 제저업체, 건설업체등의 기업 뿐만 아니라 국토개발, 도시개발을 담당하는 정부 기관 등에서 각종 업무를 수행하는데 중요한 고려대상이 되고 있다. 소음진동이 충분히 저감되지 않은 가전제품은 소비자들에게 외면당하고 민원이 발생된 건설 공사현장에서의 피해 보상금은 기업이 원가부담으로 작용되며 그 사업주체가 정부일 경우는 행정업무 처리에 지장을 초래하게 된다. 소음진동 문제를 해결하는데 가장 우선적으로 필요한 요소는 소음진동 허용기준을 적절히 산정하는 것이다. 소음진동은 발생원인이 매우 다양하며 소음진동에 노출되는 사람(혹은 건축물, 정밀기계 등)의 상대적인 위치(사회 문화적인)에 따라 피해 정도가 다르기 때문에 각국의 정부나 각종 사회단체, 기업은 독특한 국민성, 지역성, 사회개발 정도 등에 따라 적절한 허용기준을 제시하고 있다. 소음진동 문제를 해결해야 할 담당자들은 이러한 모든 여건을 고려하여 현재 상황에서 가장 적절한 허용기준을 설정하고 소음진동 저감 대책을 수립하여야 한다. 본 연구에서는 설계자나 공장관리자, 건설 현장의 관리자들이 소음진동 문제에 직면 했을 때 신속히 적절한 허용기준을 산정한 후 소음진동 대책을 수립할 수 있도록 국내의 주요 소음진동 허용기준을 수립하여 데이타베이스화 하고 이를 PC통신으로 이용가능하게 하는 NVC-DS(Noise and Vibration Criteria-Database System)을 개발하였다.
자동차 및 유체기계의 흡기계나 배기계에 사용되는 소음기의 음향성능은 전달손실로 기계성능은 배압으로 표현된다.유체가 흐르는 관 사이의 임피던스 부정합을 이용하는 반사형 소음기의 경우, 내부 유로에 천공을 주어 음향감쇠를 시키거나 유동을 안정시키는 경우가 많다.본 연구에서는 동심관형 공명기의 내부 관에 존재하는 천공의 분포 양상의 변화가 공명기 내부의 유동장에 미치는 영향을 살펴보고, 그 유동장의 변화에 따라서 소음기의 성능이 어떠한 영향을 받게 되는지를 고찰하였다.또한 유동장에 영향을 미치며, 소음기의 설계 인자 중 하나인 면적 확장비의 변화가 유동장 및 배압에 미치는 영향을 예측하였다.이로부터 유동의 흐름을 제어하여 소음기의 성능을 향상시키는 방법을 찾고자 한다.
맥동 연소기는 기존의 연속 연소식 연소기에 비하여 높은 열효율, 소형화, 연소과정의 개선, 시동후 점화플러그 및 송풍팬의 불필요, 자력 배기와 장시 간 안전 운전등의 장점들로 인하여 최근 연구대상으로서 주목을 받고 있다. 맥동연소 현상은 1800년경부터 알려졌음에도 불구하고 기본적인 연소메카니 즘 및 기본동작 원리에 대한 미비점 및 높은 소음 등으로 인하여 종래의 연 구는 거의 실험을 통하여 이루어 졌으며 이러한 것들이 현재까지도 맥동 연 소기의 발전에 걸림돌이 되고 있다. 맥동 연소기가 산업용 및 가정용 열기기 로서 사용되기 위하여 진동과 소음의 감소에 대한 엄격한 요구를 만족하지 않으면 안된다. 따라서, 그에 대한 효과적인 방지 설계를 하기 위하여 진동 원과 소음원이 어느 부위에서 전달되어 오는지를 파악하는 것이 중요하다.. 본 연구에서는 맥동연소기의 소음원을 규명하기 위하여 종래에 사용되어 온 주파수 응답함수법과 소음원간에 강한 상관관계가 존재하는 경우에 사용되 는 기여도함수법을 이용하여 다차원 스펙트럼해석법에 의하여 입출력간의 기여관계를 규명하였다.
근래들어 도시의 집중화와 고밀도화, 교통량의 증대 등 사회구조의 급격한 변화로 각종 소음원 들이 증가하고 있으며 소음에 대한 일반인의 관심도 점차 높아지고 있다. 건물의 경우 한정된 공간에서 거주자의 생활을 보다 쾌적하고 편리하게 하기 위해서 각종 설비들이 증가되고, 이들 설비들은 대용량화하는 추세에 있다. 건물내 공간의 기능을 능률적으로 유지하기 위해 설치된 각종 장비(공기조화기, 펌프, cooling tower, 보일러, 냉동기 \ulcorner 발전기 등)에서 발생하는 소음이 직접 실내로 투과되거나 이들이 발생하는 진동이 건물 구조체로 전달되어 실내소음을 야기시키는 경우가 많다. 따라서, 건물을 설계할 때는 실별 용도에 따라 허용소음도를 결정한후 이러한 실내 소음환경을 달성하기 위해 각종 조처를 강구하게 되는데, 이 글에서는 이러한 건물의 실내 소 음도 영향 평가의 하나로 특정 건물의 예를 들어 소음도 계산과 소음의 원인 및 대책에 관해 기술하고자 한다.
본 고에서 제시한 타이어 소음발생기구에 대한 수학적 모델은 실제활용을 목적으로 정립된 것이다. 이 모델은 프로그램화 되어 타이어 패턴 소음 예측을 위한 컴퓨터 시뮬레이션에 활용되었다. 시뮬레이션에서는 전체 소음도 뿐만아니라 스펙 트럼 특성까지도 예측할 수 있으며, 몇가지 실추결과와 비교하여 만족스러운 수준 의 일치를 확인하였다. 이 기술의 장점은 저소음 타이어 개발에 따르는 시간과 돈을 크게 절약할 수 있다는 것이다. 즉 타이어 설계자가 구상하고 있는 패턴을 컴퓨터에 입력함으로서 타이어의 기본기능을 손상하지 않는 범위에서 최선의 소음특성을 갖는 패턴을 결정할 수 있다. 선진 타이어 업체들은 이미 이같은 방법을 사용하고 있는 것으로 알려져 있으며, 이제 우리도 그 수준에 도달했다고 자부할 수 있다. 그러나 모든 과학기술 이론이 그러하듯이 이 글에서 제시한 모델 역시 결코 완벽하다고 볼 수는 없다. 이 글의 내용이 국내 관심있는 학자들에게 시작할 수 있는 계기가 될 것을 기대하며, 국산 자동차의 저소음화 노력이 더욱 활성화 되기를 희망한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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