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Simulación de las fluctuaciones de presión en un ventilador centrífugo industrial para obtener la señal acústica
Ph.D Juan Pablo Hurtado CruzDepartamento de Ingeniería en MinasUniversidad de Santiago de Chile
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1. Introducción
2. Objetivos y metodología
3. Aeroacústica
4. Estudio experimental
5. Estudio numérico
6. Modelo acústico
7. Conclusiones
Contenido
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0
0
β2 < 90ºβ2 = 90º
Q
H
β2 > 90º
P
1. Introducción Turbomáquinas – ventiladores centrífugos
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Funcionamiento anómalo de ventiladores
Separación del flujo
RecirculaciónDesprendimiento rotativo
Vórtice de entrada
Prerrotación
- Pérdida de prestaciones- Generación de ruido y vibraciones
1. Introducción Ruido en ventiladores
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Electromagnético
ORIGEN DEL RUIDO EN VENTILADORES
MecánicoAerodinámico
1. Introducción Ruido en ventiladores
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30
40
50
60
70
80
90
11 17 25 37 56 84 125 188 281 421 631 946 1418 2124 3183 4768
Frecuencia [Hz]
SP
L [
dB
]
Ruido discreto(frec. paso álabes)
Ruido en banda ancha
Ruido en banda ancha
1. Introducción
Espectro característico del ruido ventiladores
Ruido en ventiladores
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1. Introducción
Fuerzas estacionariasdiscreto
Flujo uniforme estacionariodiscreto (Ruido de Gutin)
Fuerzas no estacionariasdiscreto + banda ancha
Flujo no uniforme no estacionariobanda ancha
Flujo no uniforme estacionariodiscreto
Flujos secundariosdiscreto +banda ancha
Desprendimiento de vórticesbanda estrecha+banda ancha
Capa límite turbulentabanda ancha
CuadripolarRuido de turbulencia
banda ancha
MonopolarRuido de espesor
discreto
DipolarFuerzas de los álabes
discreto+ banda ancha
Neise (1988)
Ruido en ventiladores
discreto + banda anchaRuido de ventiladoresdiscreto + banda ancha
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Desarrollar un modelo numérico de predicción dela generación y propagación del ruido aeroacústicotonal en un ventilador centrífugo.
Objetivo general
2. Objetivos y metodología
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ESTUDIO EXPERIMENTAL
ESTUDIO NUMÉRICO
MODELO ACÚSTICO
2. Objetivos y metodología
Fases del estudio
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Aproxim. Híbrida
KirchhoffFormulación deFfowcs Williams y Hawkings(Turbomáquinas)
Powell-Howe
Lighthill
Región fuente (ec. no lineales)
Región de propagación (ec. linealizadas)
3. Aeroacústica Líneas de estudio
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Ecuación de Lighthill Tensor de Lighthill (término fuente)
3. Aeroacústica Analogía acústica
( ) 0x
i
i
p
t
∂ ∂+ =
∂ ∂ρ ν ( ) ( )
x x x
ij
i i j
j i i
p
t
∂∂ ∂ ∂+ = − +
∂ ∂ ∂ ∂
τρ ν ρ ν ν
Ec. conservación de masa Ec. conservación de cantidad de movimiento
( ) ( )2 222 202
02 2 2
i j ij
i i j i
p cv vc
t x x x x
∂ −∂ −∂ ∂− = +
∂ ∂ ∂ ∂ ∂
ρρ τρ ρ
22 22
02 2
ij
i i j
Tc
t x x x
ρ ρ ∂′ ′∂ ∂− =
∂ ∂ ∂ ∂ ( )2
0ij i j ij ijT v v p c′ ′= + − −ρ ρ δ τ
Tensor de tensiones viscosas
Tensor de tensiones fluctuantes de Reynolds
No uniformidades Entropía
0ij i j i jT v v u u= ≈ρ ρ
00
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3. Aeroacústica Formulación de Ffowcs Williams-Hawkings
Término Dipolar Término Monopolar
Término Cuadripolar
( ) ( )( )( )( )( )
( )( ) ( ) ( )( ) ( )
22
0
0
0 0
,4 ,
, ,
ij
i j
i j j ij ji i i i i
i f f
T H f yc x t H f dy
x x x y
v v V n y V v V n ydS dS
x x y t x y
τπ ρ
ρ σ τ ρ ρ τ
∞
−∞
= =
∂′ = +
∂ ∂ −
− − + −∂ ∂ + + ∂ − ∂ −
∫
∫ ∫
rr r
r r
r r
r r r r
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-Z
Y
Z
X-Y
-X
Z
Y
X
Voluta
Descarga
Oído de aspiración
Rodete
Motor eléctrico
Cortaaguas
4. Estudio experimental El ventilador
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4. Estudio experimental
1. Medida de curvas Características
METODOLOGÍA DEL ESTUDIO EXPERIMENTAL
Banco de ensayos
3. Medidas de fluctuaciones de presión estática voluta
Transductores de presión
2. Medidas de presión y velocidad
Sonda de 5 orificios
4. Medidas acústicas en conducto de salida
5. Medidas de vibración en la voluta
Micrófonos 1/8” en la voluta
Micrófonos 1/2” en el conducto de salida
Acelerómetros en superficie voluta
Metodología
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4. Estudio experimental Curvas características
Cono deregulaciónVentilador
Sección A Sección B
Entrada Salida
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Resultados
0
100
200
300
400
500
600
700
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8
Caudal [m3/s]
Pre
sió
n [P
a]
Presión Dinámica
Presión Estática
Presión Total
4. Estudio experimental Curvas características
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4. Estudio experimental Curvas características
Resultados
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8
Caudal [m3/s]
Po
ten
cia
[kW
]
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
Ren
dim
ien
to [%
]
Pot. Hidr.[kW]
Pot. Eje [kW]
Rendimiento [%]
Punto de máximo rendimiento (Best Efficiency Point - BEP)
0.92 m3/s, 500 Pa
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0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18
Cifra de Caudal
Cif
ra d
e P
resi
ón
4. Estudio experimental
40%QBEP
75%QBEP QBEP
115%QBEP
135%QBEP
155%QBEP
170%QBEP
Curvas características
Resultados
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Caja conexiones
Transductor
Manómetro U Soporte
Cápsula
Manguera
4. Estudio experimental Medidas de presión sobre la voluta
Medidas de presión estática media en la voluta del ventilador
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Puntos Voluta
PosiciónAngular
P01 0
P02 2
P03 9
P04 16
P05 23
P06 60
P11 210
P07 90
P12 240
P08 120
P13 270
P09 150
P14 300
P10 180
4. Estudio experimental
Metodología
Medidas de presión sobre la voluta
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4. Estudio experimental
Metodología
0.15 0.30 0.40 0.75
Medidas de presión sobre la voluta
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4. Estudio experimental
Señales de presión
SONDA DE 5 ORIFICIOS
TRANSDUCTORES DE PRESIÓN
AMPLIFICADORES
TARJETA DE ADQUISICIÓN
ALMACENAMIENTO Y TRATAMIENTO DE DATOS
Señales de tensión
Caja de conexiones
Señales de Tensión
Medidas de presión y velocidad
Sonda de cinco orificios
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4. Estudio experimental
cortaaguasRodete
Rodete
abcd
a b c dSonda
Sonda
a b c d
Placa anular de acero
Sonda de cinco orificios (salida del rodete)
Medidas de presión y velocidad
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4. Estudio experimental
TARJETA DE ADQUISICIÓN
ALMACENAMIENTO Y TRATAMIENTO DE DATOS
Micrófonos +Capsulas
ANALIZADOR BRÜEL&KJAER (preamplificación y grabación simultanea de la señal)
Ventilador
Trigger
Fluct. de presión en la voluta
Analizador Espectros
PC + Tarjeta Capt. Señales
Ventilador
Cápsula
Rosca Tornillos
Tornillos de sujeción
Soporte de sujeción
Micrófono 1/8”
Micrófono
Soporte
Cápsula Tornillo
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5. Estudio numérico
METODOLOGÍA DEL ESTUDIO NUMERICO
BIDIMENSIONAL (2D) TRIDIMENSIONAL (3D)
Metodología
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5. Estudio numérico
Nº total celdas : 160.930 Tipo de mallado : triangular, no estructurado Modelo turbulencia : k-εεεε EstándarVelocidad de giro : 1496 r.p.m. = 24.9 HzPaso temporal : ∆t = 1 / (24.9 10 30) = 1.34 10-4 s
Metodología - (2D)
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5. Estudio numérico
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8
Caudal [m3/s]
Pre
sió
n T
ota
l [P
a]
PT 2D-Est.
PT 2D-No Est.
PT Experimental
Curvas características (2D)
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5. Estudio numérico
Nº total celdas : 733.407 Tipo de mallado : tetraédrico, no estructurado Modelo turbulencia : k-εεεε EstándarVelocidad de giro : 1496 r.p.m. = 24.9 HzPaso temporal : ∆t = 1 / (24.9 10 30) = 1.34 10-4 s
Metodología - (3D)
Entrada: 67.992 Rodete: 559.282
Voluta – Conducto Salida: 106.133
Total: 733.407
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5. Estudio numérico Curvas características (3D)
0
100
200
300
400
500
600
700
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8
Caudal [m3/s]
Pre
sió
n [P
a]
PT Experimental
Num-3D-Est.
Num-3D-No Est.
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0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8
Caudal [m3/s]
Po
ten
cia
[kW
]
Pot. Eje - 3D No Est.
Pot. Hidr.- 3D No Est.
Pot.Consumida Exp.
Pot.Hidr.Exp.
5. Estudio numérico Curvas características (3D)
ejePot. M ω=
hidr TotalPot. P Q=
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0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8
Caudal [m3/s]
Ren
dim
ien
to [%
]
Rendimiento [%] - Experimental
Rendimiento [%] - 3D No Est.
5. Estudio numérico Curvas características (3D)
hidr
eje
Pot.η
Pot.=
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5. Estudio numérico Campos de presión y velocidad (3D)
Planos A B C DPlanos de análisis
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5. Estudio numérico Campos de presión y velocidad (3D)
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5. Estudio numérico
Presión estática sobre el plano B (QBEP)Presión estática en superficies (QBEP)
Campos de presión y velocidad (3D)
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5. Estudio numérico Campos de presión y velocidad (3D)
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5. Estudio numérico
Componente radial de la velocidad [m/s] Componente tangencial de la velocidad [m/s]
Campos de presión y velocidad (3D)
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5. Estudio numérico
Componente radial de la velocidad (QBEP)
Campos de presión y velocidad (3D)
Componente tangencial de la velocidad (QBEP)
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5. Estudio numérico Campos de presión y velocidad (3D)
(a) (b) (c) (d)
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Presión estática media en la voluta
5. Estudio numérico Campos de presión y velocidad (3D)
75%QBEP
Numérico
0
100
200
300
400
500
600
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
Posición angular (θ)
Pre
sió
n E
stát
ica
[Pa]
0.15 - Num 0.3 - Num 0.4 - Num 0.75 - Num
75%QBEP
Experimental
0
100
200
300
400
500
600
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
Posición angular (θ)
Pre
sió
n E
stát
ica
[Pa]
0.15 - Exp 0.3 - Exp 0.4 - Exp 0.75 - Exp
QBEP
Numérico
0
100
200
300
400
500
600
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
Posición angular (θ)
Pre
sió
n E
stát
ica
[Pa]
0.15-Num 0.3 - Num 0.4 - Num 0.75 - Num
QBEP
Experimental
0
100
200
300
400
500
600
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
Posición angular (θ)
Pre
sió
n E
stát
ica
[Pa]
0.15 - Exp 0.3 - Exp 0.4 - Exp 0.75 - Exp
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Presión estática media en la voluta
5. Estudio numérico Campos de presión y velocidad (3D)
135%QBEP
Numérico
0
100
200
300
400
500
600
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
Posición angular (θ)
Pre
sió
n E
stát
ica
[Pa]
0.15 - Num 0.3 - Num 0.4 - Num 0.75 - Num
135%QBEP
Experimental
0
100
200
300
400
500
600
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
Posición angular (θ)
Pre
sió
n E
stát
ica
[Pa]
0.15 - Exp 0.3 - Exp 0.4 - Exp 0.75 - Exp
170%QBEP
Numérico
0
100
200
300
400
500
600
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
Posición angular (θ)
Pre
sió
n E
stát
ica
[Pa]
0.15 - Num 0.3 - Num 0.4 - Num 0.75 - Num
170%QBEP
Experimental
0
100
200
300
400
500
600
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
Posición angular (θ)
Pre
sió
n E
stát
ica
[Pa]
0.15 - Exp 0.3 - Exp 0.4 - Exp 0.75 - Exp
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Presión estática a la salida del rodete
5. Estudio numérico Campos de presión y velocidad
-200-100
0100200300400500600
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330
Posición angular [º]
Pre
sió
n [P
a]
0.3_Exp_135%Qbep 0.3_Sim3D_135%Qbep
-200-100
0100200300400500600
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330
Posición angular [º]
Pre
sió
n [P
a]
0.3_Exp_75%Qbep 0.3_Sim3D_75%Qbep
-200-100
0100200300400500600
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330
Posición angular [º]
Pre
sió
n [P
a]
0.3_Exp_170%Qbep 0.3_Sim3D_170%Qbep
-200-100
0100200300400500600
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330
Posición angular [º]
Pre
sió
n [P
a]
0.3_Exp_Qbep 0.3_Sim3D_Qbep
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Magnitud de la velocidad a la salida del rodete
5. Estudio numérico Campos de presión y velocidad
0
5
10
15
20
25
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330
Posición angular [º]
Vel
oci
dad
[m/s
]
0.3_Exp_75%Qbep 0.3_Sim3D_75%Qbep
0
5
10
15
20
25
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330
Posición angular [º]
Vel
oci
dad
[m/s
]
0.3_Exp_170%Qbep 0.3_Sim3D_170%Qbep
0
5
10
15
20
25
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330
Posición angular [º]
Vel
oci
dad
[m/s
]
0.3_Exp_Qbep 0.3_Sim3D_Qbep
0
5
10
15
20
25
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330
Posición angular [º]
Vel
oci
dad
[m/s
]
0.3_Exp_135%Qbep 0.3_Sim3D_135%Qbep
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5. Estudio numérico Fluct. presión estática
-60
-40
-20
0
20
40
60
0.01 0.015 0.02 0.025 0.03
tiempo [s]
Pre
sió
n e
stát
ica
[Pa]
QBEP P02b Exp QBEP P02b Num
66
-60
-40
-20
0
20
40
60
0.01 0.015 0.02 0.025 0.03
tiempo [s]
Pre
sió
n e
stát
ica
[Pa]
170%QBEP P02b Exp 170%QBEP P02b Num
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5. Estudio numérico Fluct. presión estática
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
0.01 0.015 0.02 0.025 0.03
tiempo [s]
Pre
sió
n e
stát
ica
[Pa]
QBEP P10b Exp QBEP P10b Num
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
0.01 0.015 0.02 0.025 0.03
tiempo [s]
Pre
sió
n e
stát
ica
[Pa]
170%QBEP P10b Exp 170%QBEP P10b Num
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5. Estudio numérico Fluct. presión estática
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5. Estudio numérico Fluct. presión estática
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5. Estudio numérico Fluct. presión estática
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5. Estudio numérico Fluct. presión estática
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1
' x ' x ' x ' xn
t,i c,i l,i
i
p ( ,t) p ( ,t) p ( ,t) p ( ,t)=
= + + ∑r r r r
(Succi 1980)
0 0 1 1 1'
4 1 1 1t,i
r r i r
Vp ( x,t)
M M r Mτ
ρ
π τ τ
∂ ∂= − ∂ − ∂ −
r
( )i i
i22
1 1 1 1 M M' r f f M
4 11i i ic,i
i rr
p ( x,t)r MM
τπ
− ⋅= ⋅ − ⋅
−−
uur uurr r r r uur
( )2
0 0τ
1 1 1 r f r f r M' +
4 π r c τ 1 c τ1
i i i i i i
l,i
i rr
p ( x,t)MM
∂ ⋅ ∂= ⋅ ⋅ ∂ − ∂−
r r r r r uurr
Ruido monopolar
Ruido dipolar encampo cercano
Ruido dipolar encampo lejano
6. Modelo acústico Metodología del modelo
2
i i i i ii i i2
0 0 i 0
y M y x y y1 1 1M , , r M
c c r crM
∂ ∂ ∂ − ∂= = = ⋅ = ⋅
∂τ ∂τ ∂τ ∂τ 0
i
c
)τ(rτt +=
X Z
Y
Origen sistema de
coordenadas
Observador
Fuente
xr
iyuur
ri
r
Fuentes de ruido
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6. Modelo acústico Metodología del modelo
Obtención de la presión acústica p' (x, t)r
2
rms
10
ref
pSPL 10
p
=
'log
1. Cálculo de las contribuciones monopolar y dipolares (tiempo de la fuente, τ)τ)τ)τ).
2. Determinación distancia ri (fuente – observador). Cálculo del tiempo observador(t ).
3. Ordenación de la presión acústica, de acuerdo al orden de llegada al observador.
4. Determinación del nivel de presión sonora:
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6. Modelo acústico Metodología del modelo
-0.05
-0.04
-0.03
-0.02
-0.01
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
Paso temporal
Pre
sió
n [
Pa]
Monopolo Dipolo campo cercano
Dipolo campo lejano
-0.015
-0.01
-0.005
0
0.005
0.01
0.015
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300
Paso temporal
Pre
sió
n [
Pa]
Monopolo Dipolo campo cercano
Dipolo campo lejano
Contribución de un álabe
Contribución del cortaaguas
7 m
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6. Modelo acústico Metodología del modelo
-0.04
-0.03
-0.02
-0.01
0
0.01
0.02
0.03
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045
Tiempo [s]
Pre
sió
n [
Pa]
Total MonopoloDipolo campo cercano Dipolo campo lejano
Contribución de todas las fuentes
7 m
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PLANO ZX
QBEP
X
-X
Z-Z
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PLANO ZY
QBEP
Y
-Y
Z-Z
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PLANO XY
QBEP
Y
-Y
X-X
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75%QBEP (20x20) 100%QBEP (20x20)
170%QBEP (20x20)
PLANO ZX
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ANALIZADOR BRÜEL & KJAER
VENTILADOR
MICRÓFONO
Micrófono 1/2” Brüel & Kjaer 4189
Analizador Brüel & Kjaer 2133 (1/24 octava de resolución)
6. Modelo acústico Medidas de campo acústico
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X
-X
+Z
-Z
6. Modelo acústico Medidas de campo acústico
Malla de medida – Plano ZX
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SimulaciónExperimental
170%QBEP
170xQbep - plano ZX - linea horizontal (X = 0.5m)
30354045505560657075808590
-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Distancia (m)
SP
L (
dB
)
Plano (X,0,Z) EXPERIMENTAL
Plano (X,0,Z) SIMULACIÓN
170xQbep - plano ZX - linea horizontal (X = 1.5)
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Distancia (m)
SP
L (
dB
)
Plano (X,0,Z) EXPERIMENTAL
Plano (X,0,Z) SIMULACIÓN
6. Modelo acústico
Resultados numéricos – experimentales (Plano ZX)
Nivel de presión sonora
170xQbep - plano ZX - linea horizontal (X = 3m)
35
40
45
50
55
60
65
70
75
-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Distancia (m)
SP
L (
dB
)
Plano (X,0,Z) EXPERIMENTAL
Plano (X,0,Z) SIMULACIÓN
170xQbep - plano ZX - linea horizontal (X = 5m)
40
45
50
55
60
65
70
75
80
-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Distancia (m)
SP
L (
dB
)
Plano (X,0,Z) EXPERIMENTAL
Plano (X,0,Z) SIMULACIÓN
170xQbep - plano ZX - linea Vertical (Z = 5m)
25
30
35
40
45
50
55
60
65
-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Distancia (m)
SP
L (
dB
)
Plano (X,0,Z) EXPERIMENTAL
Plano (X,0,Z) SIMULACIÓN
170xQbep - plano ZX - linea Vertical (Z = 0.5m)
45
50
55
60
65
70
75
80
85
-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Distancia (m)
SP
L (
dB
)
Plano (X,0,Z) EXPERIMENTAL
Plano (X,0,Z) SIMULACIÓN
170xQbep - plano ZX - linea Vertical (Z = 1.5m)
40
45
50
55
60
65
70
75
80
-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Distancia (m)
SP
L (d
B)
Plano (X,0,Z) EXPERIMENTAL
Plano (X,0,Z) SIMULACIÓN
170xQbep - plano ZX - linea Vertical (Z = 3m)
30
35
40
45
50
55
60
65
70
-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Distancia (m)
SP
L (
dB
)
Plano (X,0,Z) EXPERIMENTAL
Plano (X,0,Z) SIMULACIÓN
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Malla de medida – Plano ZY
Z
Y
0
1.5
Plano (x,y,-2)
Plano (-2,y,z)
6. Modelo acústico Nivel de presión sonora
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Simulación 170%QBEP
Experimental 170%QBEP
170xQbep - plano ZY - linea horizontal (Y=1m)
40
45
50
55
60
65
70
75
80
-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6
Distancia (m)
SP
L (
dB
)
Plano (-2,y,z) SIMULACIÓN
Plano (-2,y,z) EXPERIMENTAL
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Malla de medida – Plano XY
X
Y
1.5
0
Plano (x,y,-2)
Plano (-2,y,z)-X
X
+Z
-Z
6. Modelo acústico Nivel de presión sonora
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Simulación 170%QBEP
Experimental 170%QBEP
170xQbep - plano XY - linea horizontal (Y=1m)
40
45
50
55
60
65
70
75
80
-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Distancia (m)
SP
L (
dB
)
Plano (x,y,-2) SIMULACIÓN
Plano (x,y,-2) EXPERIMENTAL
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• Ruido tonal aerodinámico e importantes contribuciones en bandaancha y tonales relacionadas con fuentes mecánicas
• La componente tonal (BPF) aumenta con el caudal hasta 135%QBEP, ya partir de ahí disminuye levemente.
• La interacción entre el rodete y el cortaaguas: única fuente del ruidotonal aerodinámico para caudales alejados del QBEP. Cerca del QBEP lasfluctuaciones de presión creadas por los álabes del ventiladorconstituyen otro mecanismo de generación de ruido.
Determinación experimental de las fuentes tonales de ruido en un ventilador centrífugo.
7. Conclusiones Estudio experimental
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• Predicción satisfactoria de las curvas características.
• Predicción satisfactoria de los campos de presión y velocidad a lasalida del rodete.
• Predicción satisfactoria de las fluctuaciones de presión en la voluta,capturando los fenómenos principales del flujo tales como los efectosde chorro-estela y la interacción rodete-voluta.
7. Conclusiones Estudio numérico
Simulación numérica tridimensional del flujo
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• Se ha aplicado la formulación de Ffowcs Williams-Hawkings de laanalogía acústica.
• Predicción de la evolución del ruido en la proximidad del ventilador.
• Predominio del ruido dipolar.
• Comparación satisfactoria entre resultados numéricos yexperimentales.
7. Conclusiones Modelo acústico
Modelo de predicción