دوره 21، شماره 1 - ( 1403 )
جلد 21 شماره 1 صفحات 127-116 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Alimohamadi I, Nouraei M, AmirArsalan khan A, Yarahmadi R, Farokhi M. Modeling the effect of the number and angle of the baffle on the sound transmission loss in reactive muffler. ioh 2024; 21 (1) :116-127
URL: http://ioh.iums.ac.ir/article-1-3447-fa.html
URL: http://ioh.iums.ac.ir/article-1-3447-fa.html
علیمحمدی ایرج، نورائی مژگان، امیرارسلان‌خان آسوده، یاراحمدی رسول، فرخی مهدی. مدلسازی اثر تعداد و زاویه بافل در افت انتقال صدا در مافلر واکنشی. سلامت كار ايران. 1403; 21 (1) :116-127
دانشگاه علوم پزشکی ایران ، farokhi1.ma@gmail.com
چکیده: (404 مشاهده)
مقدمه: صدای خروجی از اگزوز خودروها اصلی‌ترین عامل ایجاد آلودگی صوتی در محیط شهری می‌باشد. جهت کاهش صدای خروجی از اگزوز خودروها از مافلر ها به عنوان یک وسیله کنترل صدای غیر فعال استفاده می‌شوند. کارایی مافلرها در کاهش میزان صدا به عوامل مختلفی وابسته است. دستیابی به شکل و ابعاد مناسب برای اجزای داخلی مافلرها میتواند کمک شایانی به طراحی مافلرهایی با افت انتقال صدای بالا و افت فشار بهینه سیال کند. بنابراین تغییر درمولفه‌های مافلر و تاثیر زاویه قرارگیری و تعداد بافل ها در مسیر جریان سیال بر میزان افت انتقال صدا در مافلر های واکنشی از طریق شبیه سازی نرم افزاری در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته است.
روش بررسی: در مطالعه حاظر از مدل سازی نرم افزاری با استفاده از نرم افزار COMSOL جهت بررسی تاثیر متغیرهای هندسی مورد مطالعه بر روی افت انتقال صدا در مافلر استفاده شده است. در مرحله بعد با تغییر متغیرهای هندسی مافلر مانند تعداد و زاویه گشودگی بافل‌های مافلر و قرار دادن یک یا سه بافل دلتایی شکل با زاویه گشودگی 30، 40 و 60 درجه طرح‌های متفاوت بدست آمده و نتایج بدست آمده جهت تعیین اثر هر متغیر مقایسه گردید.
یافته‌ها: نتایج این مطالعه نشان داد که تغییر در هر یک از متغیرهای هندسی تاثیر متفاوتی بر روی افت انتقال صدای مافلر در بازه‌های فرکانسی متفاوت می‌گذارد. به طوری که با وجود افزایش میانگین افت انتقال صدا با افزایش تعداد و زاویه بافلها، این فاکتور در بازه های فرکانسی مشخصی شدیدا کاهش می‌یابد و افزایش زاویهی گشودگی بافلها موجب کاهش طول و افزایش ارتفاع نمودار افت انتقال صدای مافلر در بازه فرکانسی 1200 الی 1500 میشود. علاوه بر این، افزایش زاویهی گشودگی بافلها منجر به افزایش طول و ارتفاع نمودار افت انتقال صدا مافلر و افزایش افت انتقال صدا در فرکانس های 1600 الی 2200 هرتز میشود. همچنین این تغییر موجب کاهش افت انتقال صدا مافلر در بازهی فرکانسی بالاتر از 2200 هرتز شده است.
بحث: باتوجه به یافته های این پژوهش، افت انتقال صدای مدل های مختلف مورد مطالعه در فرکانس های پایین کم می باشد و با افزایش فرکانس، میزان آن زیاد می شود. همچنین مافلرهای واکنشی در بازه های فرکانسی باریک بیشترین کارایی آکوستیکی را بویژه در فرکانس های بالا از خود نشان می دهند و دلیل کاهش میزان افت انتقال در برخی فرکانس ها را می توان به متفاوت بودن فرکانس رزونانس مافلر با فرکانس صوت مورد بررسی مربوط دانست. علاوه بر این موضوع، با افزایش زاویه یا گشودگی بافل میزان گرانروی و دانسیته سیال درون مافلر افزایش یافته و مقاومت آکوستیکی افزایش و به تبع آن افت انتقال زیاد می شود.
نتیجه گیری: جهت پیش بینی عملکرد آکوستیکی مافلر ها می‌توان از نرم‌افزارCOMSOL و از نتایج آن جهت بهبود طراحی استفاده کرد. این روش به بهبود آسان تر و سریع تر طراحی مافلر ها جهت افزایش افت انتقال صدا در آنها کمک شایانی می‌کند. همچنین تعداد و زاویه بافل های موجود در داخل محفظه انبساط مافلرهای واکنشی باعث افزایش افت انتقال صدا می‌گردد. بنابراین در طراحی مافلر ها می‌توان از بافل های زاویه دار با تعداد و زاویه مناسب جهت افزایش افت انتقال صدا مافلر در فرکانس هدف استفاده کرد.
روش بررسی: در مطالعه حاظر از مدل سازی نرم افزاری با استفاده از نرم افزار COMSOL جهت بررسی تاثیر متغیرهای هندسی مورد مطالعه بر روی افت انتقال صدا در مافلر استفاده شده است. در مرحله بعد با تغییر متغیرهای هندسی مافلر مانند تعداد و زاویه گشودگی بافل‌های مافلر و قرار دادن یک یا سه بافل دلتایی شکل با زاویه گشودگی 30، 40 و 60 درجه طرح‌های متفاوت بدست آمده و نتایج بدست آمده جهت تعیین اثر هر متغیر مقایسه گردید.
یافته‌ها: نتایج این مطالعه نشان داد که تغییر در هر یک از متغیرهای هندسی تاثیر متفاوتی بر روی افت انتقال صدای مافلر در بازه‌های فرکانسی متفاوت می‌گذارد. به طوری که با وجود افزایش میانگین افت انتقال صدا با افزایش تعداد و زاویه بافلها، این فاکتور در بازه های فرکانسی مشخصی شدیدا کاهش می‌یابد و افزایش زاویهی گشودگی بافلها موجب کاهش طول و افزایش ارتفاع نمودار افت انتقال صدای مافلر در بازه فرکانسی 1200 الی 1500 میشود. علاوه بر این، افزایش زاویهی گشودگی بافلها منجر به افزایش طول و ارتفاع نمودار افت انتقال صدا مافلر و افزایش افت انتقال صدا در فرکانس های 1600 الی 2200 هرتز میشود. همچنین این تغییر موجب کاهش افت انتقال صدا مافلر در بازهی فرکانسی بالاتر از 2200 هرتز شده است.
بحث: باتوجه به یافته های این پژوهش، افت انتقال صدای مدل های مختلف مورد مطالعه در فرکانس های پایین کم می باشد و با افزایش فرکانس، میزان آن زیاد می شود. همچنین مافلرهای واکنشی در بازه های فرکانسی باریک بیشترین کارایی آکوستیکی را بویژه در فرکانس های بالا از خود نشان می دهند و دلیل کاهش میزان افت انتقال در برخی فرکانس ها را می توان به متفاوت بودن فرکانس رزونانس مافلر با فرکانس صوت مورد بررسی مربوط دانست. علاوه بر این موضوع، با افزایش زاویه یا گشودگی بافل میزان گرانروی و دانسیته سیال درون مافلر افزایش یافته و مقاومت آکوستیکی افزایش و به تبع آن افت انتقال زیاد می شود.
نتیجه گیری: جهت پیش بینی عملکرد آکوستیکی مافلر ها می‌توان از نرم‌افزارCOMSOL و از نتایج آن جهت بهبود طراحی استفاده کرد. این روش به بهبود آسان تر و سریع تر طراحی مافلر ها جهت افزایش افت انتقال صدا در آنها کمک شایانی می‌کند. همچنین تعداد و زاویه بافل های موجود در داخل محفظه انبساط مافلرهای واکنشی باعث افزایش افت انتقال صدا می‌گردد. بنابراین در طراحی مافلر ها می‌توان از بافل های زاویه دار با تعداد و زاویه مناسب جهت افزایش افت انتقال صدا مافلر در فرکانس هدف استفاده کرد.
فهرست منابع
1. Cheremisinoff NP. Noise control in industry: A practical guide: Elsevier; 1996.
2. Munjal ML. Acoustics of ducts and mufflers with application to exhaust and ventilation system design: John Wiley & Sons; 1987.
3. Golmohamadi R. Noise control and determination of economic indicators in an edible oil industry. Iran Occupational Health. 2020;17(1):964-77.
4. Parlar Z, Ari S, Yilmaz R, Özdemir E, Kahraman A. Acoustic and flow field analysis of a perforated muffler design. International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engineering. 2013;7(3):447-51.
5. Prasad A, Thiagarajan RC. Acoustic performance design of automotive muffler. Technologies, Atoa. 2019.
6. Shah S, Kuppili S, Hatti K, Thombare D. A practical approach towards muffler design, development and prototype validation. SAE Technical Paper; 2010. Report No.: 0148-7191. [DOI:10.4271/2010-32-0021]
7. Tao Y, Chai Y, Kou L, Kwan M-P. Understanding noise exposure, noise annoyance, and psychological stress: Incorporating individual mobility and the temporality of the exposure-effect relationship. Applied Geography. 2020;125:102283. [DOI:10.1016/j.apgeog.2020.102283]
8. Crocker MJ. Handbook of noise and vibration control: John Wiley & Sons; 2007. [DOI:10.1002/9780470209707]
9. Tutunea D, Calbureanu M, Lungu M. The computational fluid dynamics (CFD) study of fluid dynamics performances of a resistance muffler. international journal of mechanics. 2013(4).
10. George TC, Raj HV, editors. Energy Efficient Design and Modification of an Automotive Exhaust Muffler for Optimum Noise, Transmission loss, Insertion loss and Back pressure: A Review. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering; 2018: IOP Publishing.
11. Done V, Balide V, Tamma B, Soni K, Dey S, Angadi S, et al. Muffler design for a refrigerator compressor. 2014.
12. Gupta A. Observation for transmission loss by applying multiple baffle plates on single expansion chamber: a simulation approach. International Journal of Engineering Research and Modern Education. 2016;1:153-9.
13. Le Roy TW. Muffler characterization with implementation of the finite element method and experimental techniques. 2011.
14. Elsayed A, Bastien C, Jones S, Christensen J, Medina H, Kassem H. Investigation of baffle configuration effect on the performance of exhaust mufflers. Case Studies in Thermal Engineering. 2017;10:86-94. [DOI:10.1016/j.csite.2017.03.006]
15. Das S, Das S, Das KM, Ahmad A, Ali SS, Faizan M, et al. A novel design for muffler chambers by incorporating baffle plate. Applied Acoustics. 2022;197:108888. [DOI:10.1016/j.apacoust.2022.108888]
16. Chen J, Shi X, editors. CFD numerical simulation of exhaust muffler. 2011 Seventh International conference on computational intelligence and security; 2011: IEEE. [DOI:10.1109/CIS.2011.321]
17. Vimaladass A. Investigation of vehicle muffler acoustic transmission loss: Kauno technologijos universitetas; 2022.
18. Xiang L, Zuo S, Wu X, Liu J. Study of multi-chamber micro-perforated muffler with adjustable transmission loss. Applied Acoustics. 2017;122:35-40. [DOI:10.1016/j.apacoust.2017.01.034]
19. Barron RF. Industrial noise control and acoustics: CRC Press; 2002. [DOI:10.1201/9780203910085]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
