تحلیل صوت و شبیه سازی جریان در شیر زاویه ای توسط قفسه های متفاوت

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک تبدیل انرژی، دانشگاه پیام نور مشهد

2 دکتری تخصصی مهندسی مکانیک تبدیل انرژی، استادیار دانشگاه پیام نور مشهد

10.22044/jsfm.2018.6892.2623

چکیده

هدف اصلی این مقاله مطالعۀ مشخصه جریان نویز در یک شیر زاویه ای فشار بالا و یافتن راه حل‌هایی برای کنترل نویز، مبتنی بر تحلیل های دینامیک سیالاتی می باشد. مدل‌سازی‌های عددی می‌توانند روشی موثر و کارگشا در زمینۀ محاسبات جریان سیال قرار گیرند. از آن جمله مدل ویلیامز و هاوکینگز روش مناسبی برای به دست آوردن سیگنال‌های صوتی، کاربردی است. تجزیه و تحلیل ها درباره نویز نشان می‌دهد که قفسه سوراخ‌دار می‌تواند به طور موثری به کاهش نویز کمک کند. همچنین مشخص است که فشار ورودی سیال تاثیر بسیاری بر سطح فشار صوت دارد. فشار ورودی بالاتر باعث افزایش سطح فشار صوت در فرکانس بالا خواهد شد. وقتی حداکثر ماخ به 1 نزدیک باشد، سطح فشار صوت در فرکانس پایین بسیار بالا می رود. لذا بدین ترتیب با استفاده از شبیه سازی عددی جریان توسط نرم افزار انسیس فلوئنت تغییرات شدت آشفتگی جریان و همچنین تغییرات فرکانس در نویزهای مختلف بررسی شده است. برای این شبیه سازی از مدل سازی یک شیر زاویه ای 2 اینچی با سیال بخار آب استفاده شده که در دو قفسۀ ساده و سوراخ دار مورد تحلیل قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Nakano M, Outa E, Tajima K (1988) Noise and vibration related to the patterns of supersonic annular flow in a pressure reducing gas valve. J Fluid Eng-T ASME 110(1): 55-61.

[2] Janzen VP, Smith BAW, Luloff BV, Pozsgai J, Dietrich AR, Bouvier JM (2007) Acoustic noise reduction in large-diameter steam-line gate valves. In: Moatamedi M, editor. Joint Conference of the ASME Pressure Vessels and Piping Division/8th International Conference on Creep and Fatigue at Elevated Temperatures; San Antonio, 4: 513-522.

[3] Li H, Li S, Peng J (2010) Study of self-excited noise and pressure oscillations in a hydraulic jet-pipe servovalve with magnetic fluids. 3rd International Symposium on Systems and Control in Aeronautics and Astronautics 1237-1241.

[4] Ueno H, Okajima A, Tanaka H, Hasegawa T (1994) Noise measurement and numerical simulation of oil flow in pressure control valves. JSME Int J A-Solid M 37(2): 336-341.

[5] Lafon P, Lambert C, Devos JP, Caillaud SB (2002) Aeroacoustical coupling and its structural effects on a PWR steam line: Part 1—numerical investigations of flow acoustic coupling in a subsonic flow past a shallow cavity ASME 2002 International Mechanical Engineering Congress and Exposition 837-842.

[6] Lafon P, Caillaud S, Devos JP, Lambert C (2003) Aeroacoustical coupling in a ducted shallow cavity and fluid/structure effects on a steam line. J Fluid Struct 18(6): 695-713.

[7] Ryu J, Cheong C, Kim S, Lee S (2005) Computation of internal aerodynamic noise from a quick-opening throttle valve using frequency-domain acoustic analogy. Appl Acoust 66(11): 1278-1308,

[8] Wang B, Wang Y, Liang W, Sheng S, Guo J, Zhang L (2009) Numerical simulation on the sound field of gas valve due to inner leakage. ASME 2009 Pressure Vessels and Piping Conference 467-471.

[9] Sun GQ, Jin Z, Li L, Liu QX (2009) The role of noise in a predator–prey model with Allee effect. J Biol Phys 35(2): 185-196.

[10] Sun GQ, Li L, Jin Z, Li BL (2009) Effect of noise on the pattern formation in an epidemic model. Numer Meth Part D E 26(5): 1168-1179.

[11] Sun GQ, Jin Z, Liu QX, Li BL (2010) Rich dynamics in a predator–prey model with both noise and periodic force. BioSystems 100(1): 14-22.

[12] Sun GQ, Jin Z, Song LP, Chakraborty A, Li BL (2011) Phase transition in spatial epidemics using cellular automata with noise. Ecol Res 26(2): 333-340.

[13] Li L, Jin Z (2012) Pattern dynamics of a spatial predator–prey model with noise. Nonlinear Dynam 67(3): 1737-1744.

[14] Tamura A, Okuyama K, Takahashi S, Ohtsuka M (2012) Development of numerical analysis method of flow-acoustic resonance in stub pipes of safety relief valves. J Nucl Sci Technol 49(8): 793-803.

[15] Burton M, Faas WR (1986) Reducing and preventing noise in control valves. Plant Eng 40(22): 53-56.

[16] Smith BAW, Luloff BV (2000) The effect of seat geometry on gate valve noise. J Press Vess-T ASME 122(4): 401-407.

[17] Youn C, Asano S, Kawashima K, Kagawa T (2008) Flow characteristics of pressure reducing valve with radial slit structure for low noise. J Visual-Japan 11(4): 357-364.

[18] Tabib MV, Roy SA, Joshi JB (2008) CFD simulation of bubble column-An analysis of interphase forces and turbulence models. Chem Eng J 139(3): 589-614.

[19] Pourtousi M, Sahu JN, Ganesan P (2014) Effect of interfacial forces and turbulence models on predicting flow pattern inside the bubble column. Chem Eng Process 75: 38-47.

[20] Silva MK, d'Ávila MA, Mori M (2012) Study of the interfacial forces and turbulence models in a bubble column. Comput Chem Eng 44: 34-44.

[21] Sinha N, Erwin J, Kannepalli C (2011) LES predictions of noise emissions from a low-bypass ratio military gas turbine engine. J Eng Gas Turbine Power 133(4): 041202.

[22] Lyrintzis AS (2003) Surface integral methods in computational aeroacoustics—From the (CFD) near-field to the (Acoustic) far-field. Int J Aeroacoust 2(2): 95-128.

[23]https://journals.plos.org/plosone/article/figure/image?size=inline&id=10.1371/journal.pone.0129050.g004

[24] Su J, Rupp J, Garmory A, Carrotte JF (2015) Measurements and computational fluid dynamics predictions of the acoustic impedance of orifices. J Sound Vib 352: 174-191.