محاسبه افت تراز فشار صدا و تحليل بسامدي اتاق آزمون موتورهاي هوا فضايي

Calculation of the drop in sound pressure level and frequency analysis of aerospace engine test cell

آزمون موتورهاي هوافضايي منبع آلودگي صوتي است و تعيين مشخصات صوتي بسامد پايين اتاق آزمون، جهت كنترل بهينه ميدان صوتي و كاهش تراز فشار صدا و آلودگي نقش بسزايي دارد. در مطالعه حاضر افت تراز فشار صداي متوسط به واسطه ساخت اتاق آزمون طبق استاندارد ايزو 140 به‌طور عددي پيش‌بيني مي‌شود. براي حل معادلات انتشار صوتي، الگو‌سازي تماس بين سازه و سيال، كوپلينگ ديناميكي سازه و سيال انجام شده و براي محاسبه توزيع انرژي صوتي در سيال و سازه، از نرم‌افزار عنصر متناهي آباكوس استفاده مي‌گردد. اتاق‌هايي با ابعاد و عايق‌هاي مختلف و شرايط تكيه‌گاهي ساده و گيردار الگو‌سازي و افت تراز فشار صداي متوسط هر الگو محاسبه و مقايسه مي‌شوند. ابعاد بهينه اتاق تعيين شده، سپس استقلال از مش بررسي و نتايج با استفاده از داده‌هاي تجربي صحت‌سنجي مي‌گردد. مقادير افت تراز فشار صداي اندازه‌گيري شده براي اكتاو باند يك چهارم گزارش شده است. براي اطمينان از عدم بازآوايش (تشديد) در اثر نيروي صوتي، تحليل بسامدي سازه انجام و مشخص گرديد كه اتاق آزمون طراحي شده آلودگي صوتي را از بين مي‌برد. بهينه‌سازي اندازه اتاق نشان مي‌دهد كه بهترين شعاع اتاق آزمون براي محدوده بسامدي 90 تا 150 هرتز شعاع 2/25 متر است.

Aerospace engines testing is a source of noise pollution and determining the low frequency acoustic characteristics of the test cell, plays an important role in optimally control of the sound field and reducing the level of sound pressure and pollution. In this study, the drop in average sound pressure level is numerically predicted by constructing a test cell according to ISO 140 standard. To solve the sound propagation equations, modeling the contact between the structure and the fluid, dynamic coupling of the structure and the fluid is performed and to calculate the acoustic energy distribution in the fluid and the structure, Abaqus finite element software is used. Cells with different dimensions and insulation and simply support conditions are modeled and the average sound pressure level drop of each model is calculated and compared. The optimal dimensions of the cell are determined, then the independence of the mesh is checked and the results are verified using experimental data. The measured sound pressure drop values are reported for the quarter band. To ensure that it is not resonated by acoustic force, the frequency analysis of the structure was performed and it was determined that the designed test cell eliminates noise pollution. Cell size optimization shows that the best test cell radius for the 90 to 150 Hz frequency range is 2.25 m.