본 연구의 목표는 의류 건조기용 원심팬과 덕트 및 하우징 등을 포함한 공기배출 시스템의 유량 성능 향상 및 공력소음을 저감하기 위한 것이다. 전산유체역학과 FW-H(Ffowcs-Williams and Hawkings) 방정식에 기초한 음향상사법을 이용하여 유동 및 소음 특성을 고찰하였다. 유량과 소음성능 최적화 설계를 위해 반응표면기법을 활용하였다. 설계 인자로 원심팬의 날개 입구각, 출구각을 고려한 2인자 중심합성계획법을 채택하였다. 도출된 최적설계안은 덕트와 하우징에서 감소된 난류에너지 분포를 나타냈으며 결과적으로 유량의 증가와 공력소음이 감소됨을 확인하였다. 최종적으로 최적설계안을 기초로 제작한 시제품에 대한 실험을 통하여 4.2 % 유량이 증가함을 확인하였다.
본 논문에서는 무선진공청소기용 팬 모터 단품으로부터 방사되는 공력소음을 저감하기 위하여 팬 모터 단품 내부의 기존 임펠라에 스플리터 날개를 설계하였다. 우선, 팬 모터 단품, 특히 임펠라의 유동장을 분석하기 위하여 전산유체역학 기법을 사용하여 비정상, 비압축성 Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS) 방정식을 수치적으로 해석하였다. 예측한 유동장 결과를 입력값으로 Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H) 적분 방정식을 풀어 임펠라로부터 방사되는 소음을 수치적으로 예측하였다. 예측한 음압스펙트럼과 측정값의 비교를 통하여 수치해석방법의 유효성을 검증하였다. 예측한 유동장 결과에 대한 추가 분석을 통하여 임펠라 날개 사이에서 강한 와류가 형성되는 것을 확인하였다. 와류는 유동에는 손실로 소음에는 소음원으로 작용하기 때문에 기존 임펠라에 스플리터 형상을 추가 설계하여 와류를 억제하고자 하였다. 스플리터의 길이와 위치를 설계 인자로 선정하였으며, 다구찌 기법을 사용하여 각각의 설계 인자가 공력소음에 미치는 영향도를 살펴보았다. 이 결과로부터 최소소음을 나타내는 스플리터의 최적 위치와 길이를 결정하였다. 최종 선정된 설계안에 대한 추가 해석을 통하여 소음성능이 개선됨을 확인 하였다.
Automotive turbochargers have become common in gasoline engines as well as diesel engines. They are excellent devices to effectively increase fuel efficiency and power of the engines, but they unfortunately cause several noise problems. The noises are classified into mechanical noises induced from movement of a rotating shaft and aerodynamic noises by air flow in turbochargers. The mechanical noises are whine and howling noises, and the aerodynamic noises are BPF (blade-passing frequency), pulsation, surge, some special frequency noises. These noises are bothering passengers because their levels are higher or their frequencies are clearly separated from engine or vehicle noises. The noise investigated in this paper is a BPF noise induced by compressor wheels, whose frequency is the multiplication of the number of compressor wheel blades and its rotational speed. The noise is strongly dependent upon the geometry of wheels and the number of blades. This study tried to apply a groove close to the inlet side of compressor wheels in order to reduce the BPF noise. The groove has successfully reduced the noise of narrow band frequency of a turbocharger. It shows that the groove could reduce the wide band frequency noise, the compressor BPF noise with a best shape of the groove.
The aeroacoustic characteristics and noise reduction method of a centrifugal fan for a bagless vacuum cleaner were studied. The major noise source of vacuum cleaner is the centrifugal fan. The impeller of the fan rotates over 30000 rpm and generates very high-level piercing noise. It was found that the dominant noise source of the fan is generated from the aerodynamic interaction between the highly rotating impeller and stationary diffuser. In order to reduce the high tonal sound generated from the aerodynamic interaction between the impeller and diffuser, tapered impeller was carefully designed and tested. The trailing edge of the tapered impeller was inclined and this reduces the flow interactions between the rotating impeller and the stationary diffuser because of some phase shift. The static efficiency of the new impeller is slightly lower than the conventional one. The overall SPL is reduced about 3.6 dBA. The SPL of blade passing frequency(BPF) is reduced about 6 dBA and the $2^{nd}$ BPF is reduced about 20 dBA. The vacuum cleaner with the tapered impeller has lower noise level than that of the previous impeller and the strong tonal sound was dramatically reduced.
Wind power is one of the most reliable renewable energy sources and the installed wind turbine capacities are increasing radically every year. Although wind power has been favored by the public in general, the problem with the impact of wind turbine noise on people living in the vicinity of the turbines has been increased. Low noise wind turbine design is becoming more important as noise is spreading more adverse effect of wind turbine to public. This paper demonstrates the design of 10 kW class wind turbines, each of three blades, a rotor diameter 6.4m, a rated rotating speed 200 rpm and a rated wind speed 10 m/s. The optimized airfoil is dedicated for the 75% spanwise position because the dominant source of a wind turbine blade has been known as trailing edge noise from the outer 25% of the blade. Numerical computations are performed for incompressible flow and for Mach number at 0.145 and for Reynolds numbers at $1.02{\times}10^6$ with a lift performance, which is resistant to surface contamination and turbulence intensity. The objective in the low design process is to reduce noise emission, while sustaining high aerodynamic efficiency. Dominant broadband noise sources are predicted by semi-empirical formulas composed of the groundwork by Brooks et al. and Lowson associated with typical wind turbine operation conditions. During the airfoil redesign process, the aerodynamic performance is analyzed to minimize the wind turbine power loss. The results obtained from the design process show that the design method is capable of designing airfoils with reduced noise using a commercial 10 kW class wind turbine blade airfoil as a basis. The new optimized airfoil clearly indicates reduction of total SPL about 3 dB and higher aerodynamic performance.
The vacuum cleaner motor runs at very high speed for suction power. Specially, motor power is provided by the impeller being rotated at very high speed. The centrifugal fan consists of the impeller, the diffuser, and the circular casing. Due to the high rotating speed of the impeller and small gap distance between the impeller and the diffuser, the level of noise in the centrifugal fan is at BPF(Blade Passage Frequency) and its harmonic frequencies. In order to calculate the sound pressure of centrifugal fan, unsteady flow data are needed. The cause of noise is obtained by dividing the fluid noise by exhaust flow of fan and vibration noise by rotational vibration of vacuum cleaner fan motor. Until now, an accelerometer has been used to measure vibration. However, it can not measure vibration in some parts of brush and commutator because of motor construction and 3-D vibrating mode. This study was conducted to perform accurate analysis of vibration and aerodynamic sound for fan motor in a vacuum cleaner using a laser vibration analyzer. A silent fan motor can be designed using the data measured in this study.
Reinke's edema is used for describing varying degrees of chronic swelling of the vocal folds. The acoustic analysis of Reinke's edema has not been reported so far in this country. The purpose of this study is to clarify acoustic and aerodynamic characteristics of the Reinke's edema. Several acoustic evaluations & aerodynamic studies were done in 20 Reinke's edema patients and the data was compared with those of 20 normal controls. Videolaryngoscopy also was done to classify the severity in grading. We used C-Speech, Doctor speech science, and Phonatory function analyser. In C-Speech, we compared jitter, shimmer, and SNR(signal to noise ratio) of normal and Rrinke's edema patient. In Doctor speech science, we compared NNE(Glottal noise energy), speech fundamental frequency, voice quality between two groups. And in phonatory function analyser for aerodynamic function test, we compared speech intensity, airflow rate, and expiratory pressure between two groups. In conclusion, Reinke's edema patients showed lower voice pitches than normal, additionally jitter, shimmer, SNR(signal to noise ratio), NNE(Glottal noise energy), airflow rate, and expiratory pressure may be meaningful parameters for diagnosis and prognosis for treatment.
풍력발전기의 공기역학적 비선형성은 풍력발전기 전체 시스템의 동적특성에 영향을 미친다. 풍력발전기의 드라이버-트레인의 감쇠가 매우 작으므로 풍력발전기를 제어함에 있어 드라이버-트레인의 동적특성은 중요하게 고려되어야 한다. 본 논문에서는 풍속에 따른 공기역학적 비선형성이 드라이버-트레인의 동적특성에 미치는 영향을 해석적으로 살펴보고자 한다.
헬리콥터 소음예측은 저소음 헬리콥터 기술 개발에 필수적인 과정이다. 본 논문에서는 헬리콥터 통합성능해석프로그램 CAMRAD-II와 자체개발한 소음해석코드를 이용하여 소음예측 기법을 구축하였다. 또한 헬리콥터 소음 중 가장 큰 원인인 블레이드-와류 간섭 소음을 분석하여 해석기법을 검증하였다. 실제적인 소음예측을 위해 국제민간항공기구(ICAO)에서 기준으로 하고 있는 헬리콥터 소음 측정 비행조건인 Flyover, Approach 조건에 대해서 소음해석을 수행하였으며, 최종적으로 비행시험결과 와의 비교 분석을 통해 해석방법의 적합성을 확인하였다.
고속열차의 속도가 300km/h 이상이 되면 난류의 박리나 와류발산 등에 의한 공력소음의 영향이 지배적이 된다. 본 연구에서는 KTX와 한국형고속열차의 외부에서 발생하는 공력소음, 특히 차간 공간에서 발생하는 소음의 특성을 시험을 통해 규명한다. 차량 실내외의 소음 측정을 통해 이 소음의 특성을 분석하였고, 풍동시험을 통해 머드플랩 사이의 틈의 크기가 저주파 소음 발생에 직접적인 영향을 준다는 것을 규명하였다. 또한 마이크로폰어에이 시험으로 고속열차의 외부에서 발생하는 소음의 주파수 특성을 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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