Aerodynamický hluk lopatkových mříží při nízkých Machových číslech

Abstract

Tato disertační práce s názvem: „Aerodynamický hluk lopatkových mříží při nízkých Machových číslech“ se zabývá vyzařováním hluku při proudění vzduchu lopatkovými mřížemi, které jsou využívány v distribučních elementech vzduchotechnických (VZT) systémů. Jedná se o aerodynamický hluk generovaný turbulentním prouděním. První část práce se zabývá teoretickým rozborem podstaty generování aerodynamického hluku od obtékání stacionárních lopatek a ústí v realizaci simulací aerodynamického hluku s využitím počítačové mechaniky tekutin (CFD). V druhé části je práce zaměřena na vlastní experiment a vyhodnocení zvolených typů lopatek běžně užívaných ve VZT systémech jako koncové vyústky. Podstatou experimentu je měření hladiny akustického tlaku, hladiny rychlosti vibrací lopatek vlivem dynamických sil od proudění a měření fluktuací rychlosti v turbulentním proudu vzduchu v místech intenzivních vírů za lopatkami. Výsledkem je vyhodnocení frekvenční korelace mezi zvukem, vibracemi a fluktuací rychlosti a zobecnění závislosti hladiny akustického tlaku na podobnostních kritériích Strouhalově a Reynoldsově čísle. V poslední části jsou získané výsledky generovaného zvuku z CFD simulací porovnány s experimentem. Na základě výsledků simulací a experimentů byl navržen vhodný tvar lopatky a dále pak doporučení stran rychlosti proudění vzduchu na koncové vyústce s cílem snížit emisi aerodynamického hluku.

The dissertation thesis “Aerodynamic noise generated by low Mach number flow over blade grill” deals with the noise emitted by flow through terminal diffusers used in HVAC systems, i.e. aerodynamic noise generated by turbulent flow of air. The first part of the thesis presents the theoretical analysis of the nature of aerodynamic noise generated by low Mach number flow over stationary blades. It sets the basic principles for the simulation of aerodynamic noise using the Computational Fluid Dynamics (CFD). The second part of the thesis focuses on the experimental measurement of aerodynamic noise. It describes the assessment of blades used in common HVAC diffusers. The experiment is based on the measurement of sound pressure level, vibration velocity levels of the blades vibrating due to dynamic forces from the air flow and hot wire measurement of the velocity fluctuations of the turbulent flow behind the blades. The frequency correlation between sound, vibration and velocity fluctuation of the turbulent flow is evaluated and the dependence of the sound pressure level on the dimensionless similarity criteria Strouhal and Reynolds numbers is presented. The last part of the thesis compares the results from the experiments and CFD simulations. A suitable blade shape is proposed and recommendations on the velocity of air flow in terminal diffusers are summarized on the basis of the conducted experiments and simulations. The goal is to reduce the emission of aerodynamic noise.