23047

تحليل و بهسازي عملكرد آكوستيكي انباره اگزوز موتور لوكوموتيو G12

كارشناسي ارشد

مهندسي ماشين هاي ريلي

1397

1399/10/3

دكتر داوود يونسيان

راه آهن

امروزه مسئله نويز و صداهاي مزاحم ايجاد شده، يكي از چالش هاي اساسي در زمينه طراحي وسايل نقليه بخصوص وسايل نقليه سنگين همچون قطار و لوكوموتيو شده است. انباره اگزوز يكي از اجزاي اصلي و پركاربرد سيستم اگزوز مي باشد كه براي كاهش سطح نويز حاصل از جريان خروجي موتور وسيله نقليه استفاده مي‌شود. بنابراين مي‌توان با پيش‌بيني و محاسبه سطح افت انتقال صوت، نويز و صداي خروجي از سيستم اگزوز را به ميزان قابل توجهي كنترل نمود. به طور كلي هدف از اين پژوهش، مدل سازي و شبيه سازي انباره اگزوز يك لوكوموتيو مانوري مدل G12 با ابعاد بهسازي شده و تحليل عملكرد ميرايي آكوستيكي آن با استفاده از روش المان محدود مي‌باشد. مدل انباره مورد بررسي داراي سطح مقطع دايروي، سه صفحه جداكننده متخلخل(بافل)، سه محفظه انبساط رزونانسي و دو ديواره سخت جداكننده كه در داخل آن ها چهار لوله تعبيه شده، مي‌باشد. پس از مدل سازي انباره در نرم افزار كامسول، تحليل آكوستيكي مدل در همان نرم افزار شبيه سازي به روش المان محدود مورد بررسي قرار گرفت. براي قسمت صحت‌سنجي نتايج، از آنجايي كه داده‌هاي آزمايشگاهي انباره لوكوموتيو در مقالات موجود نبود، بنابراين با مدل كردن انباره يك خودرو و مقايسه خروجي داده‌هاي نرم افزار كامسول با داده‌هاي آزمايشگاهي و تشابه داده‌ها با هم، از اين طريق نتيجه بدست آمد كه مدلسازي براي انباره لوكوموتيو صحيح و نتايج درست است. سپس براي بهبود عملكرد آكوستيكي انباره، مطالعه پارامتريك را روي 8 پارامتر هندسي از جمله اندازه قطر لوله ورودي و خروجي انباره، ضخامت صفحات متخلخل و ... كه بيشترين تاثير را روي افت انتقال صوت انباره داشتند، انجام داده و بهترين مقدار مورد نظر را براي هر يك از پارامترها با توجه به تحليل نمودارهاي افت انتقال صوت بدست آمد. لازم به ذكر است كه هدف از بهسازي ابعاد پارامترهاي هندسي، بيشينه نمودن سطح افت انتقال صوت در بازه فركانسي مورد بررسي بود. همچنين به دليل وابستگي سطح افت انتقال صوت در فركانس هاي رزونانسي به هندسه انباره اگزوز و عدم وابستگي اين نقاط فركانسي به تغيير بازه پارامترهاي هندسي مورد ارزيابي، اثر افزودن ماده جاذب صوت به انباره، جهت بررسي عملكرد ميرايي آكوستيكي در نظر گرفته شد. در نهايت اين نتايج بدست آمد كه پارامتر قطر لوله ورودي انباره، بيشترين تاثير را روي افت انتقال صوت انباره داشته و همچنين ميزان ميانگين افت انتقال صوت، بعد از بهسازي پارامترهاي هندسي انباره از 16.8 دسيبل به 19.6 دسيبل افزايش يافته و از اين طريق باعث بهبود عملكرد آكوستيكي انباره شده است.

1399/10/22

Analysis and improvement the acoustic performance of the exhaust muffler in the G12 locomotive engine

2/20/2021 12:00:00 AM

Nowadays, the issue of noise and annoying sounds is one of the major challenges in design of vehicles Especially heavy vehicles such as trains and locomotives. Muffler is one of the main components of the exhaust systems. It is used to reduce the noise level generated by output current of vehicles' engines. Therefore, the noise generated And output sound by the exhaust system can be controlled through predicting and calculating the transmission loss level, which is considerable and cannot be neglected. Generally, the main purpose of this study is to model and simulate an G12 Locomotive muffler with improved dimensions and analyze its transmission loss factor utilizing the Finite Element Method. the investigated muffler has been reported to have an Circular cross section, There are three baffles, three resonant expansion chambers and two rigid walls inside which four pipes are installed. After modeling this muffler in the comsol modeling software, the acoustic analysis of the model has been studied as a Finite element analysis in the Comsol simulation software. For the validation part of the results, since the laboratory data of the locomotive muffler were not available in the articles, so by modeling the warehouse of a vehicle and comparing the output of Comsol software data with the laboratory data and the similarity of the data, the result was obtained. That modeling for locomotive storage is correct and the results are correct. Then, to improve the acoustic performance of the muffler, a parametric study was performed on 8 geometric parameters such as the diameter of the inlet and outlet pipes of the warehouse, the thickness of the porous plates, etc., which had the greatest impact on the sound transmission loss of the mufffler. It should be noted that the objective of improved geometrical parameters dimensions is to maximize the level of sound transmission loss in the studied frequency range. Finally, due to the dependence of the level of sound transmission loss in resonant frequencies on the geometry of the exhaust reservoir and the lack of dependence of these frequency points on changing the range of geometric parameters, the effect of adding sound absorber to the reservoir was considered to evaluate acoustic damping performance. Finally, it was found that the diameter parameter of the inlet pipe had the greatest effect on the sound transmission loss of the warehouse and also the average sound transmission loss after improving the geometric parameters of the warehouse increased from 16.8 dB to 19.6 dB and In this way, it has improved the distributed acoustic performance.

انباره , عملكرد آكوستيكي , افت انتقال صوت , روش المان محدود , كامسول

Muffler , Acoustic performance , Transmission loss sound , FEM(Finite element method) , Comsol