مدل‌سازی اثر تعداد و زاویه بافل در افت انتقال صدا در مافلر واکنشی

Abstract

مقدمه: صدای خروجی از اگزوز خودروها اصلی‌ترین عامل ایجاد آلودگی صوتی در محیط شهری می‌باشد. جهت کاهش صدای خروجی از اگزوز خودروها از مافلر ها به عنوان یک وسیله کنترل صدای غیر فعال استفاده می‌شوند. کارایی مافلرها در کاهش میزان صدا به عوامل مختلفی وابسته است. دستیابی به شکل و ابعاد مناسب برای اجزای داخلی مافلرها میتواند کمک شایانی به طراحی مافلرهایی با افت انتقال صدای بالا و افت فشار بهینه سیال کند. بنابراین تغییر درمولفه‌های مافلر و تاثیر زاویه قرار­گیری و تعداد بافل ها در مسیر جریان سیال بر میزان افت انتقال صدا در مافلر های واکنشی از طریق شبیه سازی نرم افزاری در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته است. روش بررسی: در مطالعه حاظر از مدل سازی نرم افزاری با استفاده از نرم افزار COMSOL جهت بررسی تاثیر متغیرهای هندسی مورد مطالعه بر روی افت انتقال صدا در مافلر استفاده شده است. در مرحله بعد با تغییر متغیرهای هندسی مافلر مانند تعداد و زاویه گشودگی بافل‌های مافلر و قرار دادن یک یا سه بافل دلتایی شکل با زاویه گشودگی 30، 40 و 60 درجه طرح‌های متفاوت بدست آمده و نتایج بدست آمده جهت تعیین اثر هر متغیر مقایسه گردید. یافته‌ها: نتایج این مطالعه نشان داد که تغییر در هر یک از متغیرهای هندسی تاثیر متفاوتی بر روی افت انتقال صدای مافلر در بازه‌های فرکانسی متفاوت می‌گذارد. به طوری که با وجود افزایش میانگین افت انتقال صدا با افزایش تعداد و زاویه بافل‌ها، این فاکتور در بازه های فرکانسی مشخصی شدیدا کاهش می‌یابد و افزایش زاویه­ی گشودگی بافل­ها موجب کاهش طول و افزایش ارتفاع نمودار افت انتقال صدای مافلر در بازه فرکانسی 1200 الی 1500 می­شود. علاوه بر این، افزایش زاویه­ی گشودگی بافل­ها منجر به افزایش طول و ارتفاع نمودار افت انتقال صدا مافلر و افزایش افت انتقال صدا در فرکانس های 1600 الی 2200 هرتز می­شود. همچنین این تغییر موجب کاهش افت انتقال صدا مافلر در بازه­ی فرکانسی بالاتر از 2200 هرتز شده است. بحث: باتوجه به یافته های این پژوهش، افت انتقال صدای مدل های مختلف مورد مطالعه در فرکانس های پایین کم می باشد و با افزایش فرکانس، میزان آن زیاد می شود. همچنین مافلرهای واکنشی در بازه های فرکانسی باریک بیشترین کارایی آکوستیکی را بویژه در فرکانس های بالا از خود نشان می دهند و دلیل کاهش میزان افت انتقال در برخی فرکانس ها را می توان به متفاوت بودن فرکانس رزونانس مافلر با فرکانس صوت مورد بررسی مربوط دانست. علاوه بر این موضوع، با افزایش زاویه یا گشودگی بافل میزان گرانروی و دانسیته سیال درون مافلر افزایش یافته و مقاومت آکوستیکی افزایش و به تبع آن افت انتقال زیاد می شود. نتیجه گیری: جهت پیش بینی عملکرد آکوستیکی مافلر ها می‌توان از نرم‌افزارCOMSOL و از نتایج آن جهت بهبود طراحی استفاده کرد. این روش به بهبود آسان تر و سریع تر طراحی مافلر ها جهت افزایش افت انتقال صدا در آنها کمک شایانی می‌کند. همچنین تعداد و زاویه بافل های موجود در داخل محفظه انبساط مافلر‌های واکنشی باعث افزایش افت انتقال صدا می‌گردد. بنابراین در طراحی مافلر ها می‌توان از بافل های زاویه دار با تعداد و زاویه مناسب جهت افزایش افت انتقال صدا مافلر در فرکانس هدف استفاده کرد.