Моделирование аэродинамических и акустических характеристик пластинчатых диссипативных глушителей
Ключевые слова:
снижение шума, аэродинамическое сопротивление, газовоздушные тракты, звукопоглощающий материал, диссипативные глушители
Аннотация
Выполнено сравнение акустических и аэродинамических показателей диссипативных глушителей с пластинами постоянной и переменной форм. Цель исследования заключалась в совместном рассмотрении аэродинамических и акустических показателей глушителей различных форм. Рассмотрено влияние плотности звукопоглощающего материла на затухание шума в глушителе. Доказано, что применение пластин переменной формы позволяет снизить аэродинамическое сопротивление глушителей, что приводит к экономии затрат на собственные нужды на привод вентиляторов и дымососов, а также к снижению влияния аэродинамического сопротивления на технологические процессы на энергетических и других промышленных предприятиях. Показано, что в случае пластин постоянной формы в канале между ними происходит падение статического давления, в случае пластин переменного сечения статическое давление возрастает. Снижение аэродинамического сопротивления достигает 79% при коэффициенте живого сечения 38%. Определена зависимость затухания шума в каналах пластин переменного сечения и постоянной формы от коэффициента живого сечения. При проектировании конструкций глушителей для снижения шума рекомендовано использовать глушители с пластинами переменного сечения, которые обладают существенно более низким аэродинамическим сопротивлением при той же акустической эффективности в сравнении с пластинами постоянной формы.
Литература
1. ИТС 38—2017. Сжигание топлива на крупных установках в целях производства энергии.
2. Fuchs H.V. Raum-akustik und Lärm-minderung: Konzepte mit Innovativen Schallabsorbern und-dämpfern. Berlin: Springer Berlin Heidelberg, 2017.
3. Мамаев В.К., Власов Е.Н. Влияние геометрических элементов проточной части центробежного вентилятора с двухсторонним входом на шум и экономичность // Газовая промышленность. 2010. № 6(647). С. 40—41.
4. Тараторин А.А., Мухаметов А.Б. Влияние климатических факторов на определение требуемого снижения шума тягодутьевых машин ТЭС // Защита от повышенного шума и вибрации: Материалы VII Всеросс. науч.-практ. конф. с междунар. участием. СПб., 2019. С. 680—689.
5. ГОСТ 31328—2006 (ИСО 14163:1998). Шум. Руководство по снижению шума глушителями.
6. Яблоник Л.Р. Моделирование акустических свойств диссипативных глушителей // Техническая акустика. 2009. № 3(9). С. 1—13.
7. Venegas R., Arenas J.P., Boutin C. Analytical Modeling of Dissipative Silencers // J. Acoustical Soc. America. 2018. V. 144. P. 2998.
8. Kirby R. Modelling Dissipative Silencers using Point Collocation // Proc. Tenth Intern. Congress Sound and Vibration. Stockholm, 2003. Pp. 3263—3270.
9. Григорьев И.В. Исследование и оптимизация аэродинамики газоходов и дымовых труб ТЭС: дисс. … канд. техн. наук. М.: Изд-во МЭИ, 2014.
10. Прохоров В.Б., Григорьев И.В., Фоменко М.В., Каверин А.А. Оптимизация аэродинамики газового тракта котла ПК-39 энергоблока № 4 Троицкой ГРЭС с помощью математического моделирования течения газов // Теплоэнергетика. 2015. № 12. С. 49—55.
11. Пат. № 208307 РФ. Пластинчатый глушитель шума / А.А. Тараторин, А.Б. Мухаметов // Бюлл изобрет. 2021. № 35.
12. Howard C.Q., Cazzolato B.S. Acoustic Analyses using MATLAB and Ansys. Boca Raton: CRC press, 2014.
13. Григорьян Ф.Е., Перцовский Е.А. Расчет и проектирование глушителей шума энергоустановок. Л.: Энергия, 1980.
14. Вайсера Г.С., Пучка О.В., Лесовик В.С., Бессонов И.В., Алексеев С.В. Влияние влагосодержания, воздухопроницаемости и плотности материала на его звукопоглощающие характеристики // Строительные материалы. 2017. № 6. C. 24—27.
15. Ersoy S., Kucuk H. Investigation of Industrial Tea-leaf-fibre Waste Material for Its Sound Absorption Properties // Appl. Acoustics. 2009. V. 70. Pp. 215—220.
16. Попов А.Ю. Моделирование распределения воздушного потока в программном комплексе SolidWorks Flow Simulation // Акустические проблемы гуманитарных и естественных наук. 2017. № 3–3, 2017. С. 74—77.
17. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1992.
18. Wu S.F. Reconstructing Acoustic Field Based on the Normal Surface Velocity Input Data // J. Acoustic Soc. America. 2015. V. 137(4). P. 2234.
19. Taratorin A.A., Mukhametov A.B. Mathematical Modeling of Noise Attenuation in Dissipative Silencers of Irregular Shape // Proc. III Intern. Youth Conf. Radio Electronics, Electrical and Power Eng. Moscow, 2021. Pp. 1—5.
20. Taratorin A.A, Mukhametov A.B. Optimization of Complexly Shaped Dissipative Silencers // Akustika. 2021. V. 39.
21. Хрулев С. Анализ акустики в Ansys Mechanical // САПР и графика. 2014. № 8. С. 54—55.
22. Aliff M. AZIZI. Simulation of Acoustic Pressure Field Generated by Ultrasonic Transducer. Queensland: University of Queensland, 2019.
---
Для цитирования: Тараторин А.А., Мухаметов А.Б. Моделирование аэродинамических и акустических характеристик пластинчатых диссипативных глушителей // Вестник МЭИ. 2023. № 2. С. 108—117. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-2-108-117
---
Работа выполнена при поддержке: гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых — кандидатов наук (грант № MK 3244.2022.4)
#
1. ITS 38—2017. Szhiganie Topliva na Krupnykh Ustanovkakh v Tselyakh Proizvodstva Energii. (in Russian).
2. Fuchs H.V. Raum-akustik und Lärm-minderung: Konzepte mit Innovativen Schallabsorbern und-dämpfern. Berlin: Springer Berlin Heidelberg, 2017.
3. Mamaev V.K., Vlasov E.N. Vliyanie Geometricheskikh Elementov Protochnoy Chasti Tsentrobezhnogo Ventilyatora s Dvukhstoronnim Vkhodom na Shum i Ekonomichnost'. Gazovaya promyshlennost'. 2010;6(647):40—41. (in Russian).
4. Taratorin A.A., Mukhametov A.B. Vliyanie Klimaticheskikh Faktorov na Opredelenie Trebuemogo Snizheniya Shuma Tyagodut'evykh Mashin TES. Zashchita ot Povyshennogo Shuma i Vibratsii: Materialy VII Vseross. Nauch.-prakt. Konf. s Mezhdunar. Uchastiem. SPb., 2019:680—689. (in Russian).
5. GOST 31328—2006 (ISO 14163:1998). Shum. Rukovodstvo po Snizheniyu Shuma Glushitelyami. (in Russian).
6. Yablonik L.R. Modelirovanie Akusticheskikh Svoystv Dissipativnykh Glushiteley. Tekhnicheskaya Akustika. 2009;3(9):1—13. (in Russian).
7. Venegas R., Arenas J.P., Boutin C. Analytical Modeling of Dissipative Silencers. J. Acoustical Soc. America. 2018;144:2998.
8. Kirby R. Modelling Dissipative Silencers using Point Collocation. Proc. Tenth Intern. Congress Sound and Vibration. Stockholm, 2003:3263—3270.
9. Grigor'ev I.V. Issledovanie i Optimizatsiya Aerodinamiki Gazokhodov i Dymovykh Trub TES: Diss. … Kand. Tekhn. Nauk. M.: Izd-vo MEI, 2014. (in Russian).
10. Prokhorov V.B., Grigor'ev I.V., Fomenko M.V., Kaverin A.A. Optimizatsiya Aerodinamiki Gazovogo Trakta Kotla PK-39 Energobloka № 4 Troitskoy GRES s Pomoshch'yu Matematicheskogo Modelirovaniya Techeniya Gazov. Teploenergetika. 2015;12:49—55. (in Russian).
11. Pat. № 208307 RF. Plastinchatyy Glushitel' Shuma. A.A. Taratorin, A.B. Mukhametov. Byull Izobret. 2021;35. (in Russian).
12. Howard C.Q., Cazzolato B.S. Acoustic Analyses using MATLAB and Ansys. Boca Raton: CRC press, 2014.
13. Grigor'yan F.E., Pertsovskiy E.A. Raschet i Proektirovanie Glushiteley Shuma Energoustanovok. L.: Energiya, 1980. (in Russian).
14. Vaysera G.S., Puchka O.V., Lesovik V.S., Bessonov I.V., Alekseev S.V. Vliyanie Vlagosoderzhaniya, Vozdukhopronitsaemosti i Plotnosti Materiala na Ego Zvukopogloshchayushchie Kharakteristiki. Stroitel'nye Materialy. 2017;6:24—27. (in Russian).
15. Ersoy S., Kucuk H. Investigation of Industrial Tea-leaf-fibre Waste Material for Its Sound Absorption Properties. Appl. Acoustics. 2009;70:215—220.
16. Popov A.Yu. Modelirovanie Raspredeleniya Vozdushnogo Potoka V Programmnom Komplekse SolidWorks Flow Simulation. Akusticheskie Problemy Gumanitarnykh i Estestvennykh Nauk. 2017;3–3, 2017:74—77. (in Russian).
17. Idel'chik I.E. Spravochnik po Gidravlicheskim Soprotivleniyam. M.: Mashinostroenie, 1992. (in Russian).
18. Wu S.F. Reconstructing Acoustic Field Based on the Normal Surface Velocity Input Data. J. Acoustic Soc. America. 2015;137(4):2234.
19. Taratorin A.A., Mukhametov A.B. Mathematical Modeling of Noise Attenuation in Dissipative Silencers of Irregular Shape. Proc. III Intern. Youth Conf. Radio Electronics, Electrical and Power Eng. Moscow, 2021:1—5.
20. Taratorin A.A, Mukhametov A.B. Optimization of Complexly Shaped Dissipative Silencers. Akustika. 2021;39.
21. Khrulev S. Analiz Akustiki v Ansys Mechanical. SAPR i Grafika. 2014;8:54—55. (in Russian).
22. Aliff M. AZIZI. Simulation of Acoustic Pressure Field Generated by Ultrasonic Transducer. Queensland: University of Queensland, 2019.
---
For citation: Taratorin A.A., Mukhametov A.B. Modeling the Aerodynamic and Acoustic Characteristics of Plate Dissipative Silencers. Bulletin of MPEI. 2023;2:108—117. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2023-2-108-117
---
The work is executed at support: Grant of the President of the Russian Federation for State Support of Young Russian Scientists — Candidates of Sciences (Grant no. MK 3244.2022.4)
2. Fuchs H.V. Raum-akustik und Lärm-minderung: Konzepte mit Innovativen Schallabsorbern und-dämpfern. Berlin: Springer Berlin Heidelberg, 2017.
3. Мамаев В.К., Власов Е.Н. Влияние геометрических элементов проточной части центробежного вентилятора с двухсторонним входом на шум и экономичность // Газовая промышленность. 2010. № 6(647). С. 40—41.
4. Тараторин А.А., Мухаметов А.Б. Влияние климатических факторов на определение требуемого снижения шума тягодутьевых машин ТЭС // Защита от повышенного шума и вибрации: Материалы VII Всеросс. науч.-практ. конф. с междунар. участием. СПб., 2019. С. 680—689.
5. ГОСТ 31328—2006 (ИСО 14163:1998). Шум. Руководство по снижению шума глушителями.
6. Яблоник Л.Р. Моделирование акустических свойств диссипативных глушителей // Техническая акустика. 2009. № 3(9). С. 1—13.
7. Venegas R., Arenas J.P., Boutin C. Analytical Modeling of Dissipative Silencers // J. Acoustical Soc. America. 2018. V. 144. P. 2998.
8. Kirby R. Modelling Dissipative Silencers using Point Collocation // Proc. Tenth Intern. Congress Sound and Vibration. Stockholm, 2003. Pp. 3263—3270.
9. Григорьев И.В. Исследование и оптимизация аэродинамики газоходов и дымовых труб ТЭС: дисс. … канд. техн. наук. М.: Изд-во МЭИ, 2014.
10. Прохоров В.Б., Григорьев И.В., Фоменко М.В., Каверин А.А. Оптимизация аэродинамики газового тракта котла ПК-39 энергоблока № 4 Троицкой ГРЭС с помощью математического моделирования течения газов // Теплоэнергетика. 2015. № 12. С. 49—55.
11. Пат. № 208307 РФ. Пластинчатый глушитель шума / А.А. Тараторин, А.Б. Мухаметов // Бюлл изобрет. 2021. № 35.
12. Howard C.Q., Cazzolato B.S. Acoustic Analyses using MATLAB and Ansys. Boca Raton: CRC press, 2014.
13. Григорьян Ф.Е., Перцовский Е.А. Расчет и проектирование глушителей шума энергоустановок. Л.: Энергия, 1980.
14. Вайсера Г.С., Пучка О.В., Лесовик В.С., Бессонов И.В., Алексеев С.В. Влияние влагосодержания, воздухопроницаемости и плотности материала на его звукопоглощающие характеристики // Строительные материалы. 2017. № 6. C. 24—27.
15. Ersoy S., Kucuk H. Investigation of Industrial Tea-leaf-fibre Waste Material for Its Sound Absorption Properties // Appl. Acoustics. 2009. V. 70. Pp. 215—220.
16. Попов А.Ю. Моделирование распределения воздушного потока в программном комплексе SolidWorks Flow Simulation // Акустические проблемы гуманитарных и естественных наук. 2017. № 3–3, 2017. С. 74—77.
17. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1992.
18. Wu S.F. Reconstructing Acoustic Field Based on the Normal Surface Velocity Input Data // J. Acoustic Soc. America. 2015. V. 137(4). P. 2234.
19. Taratorin A.A., Mukhametov A.B. Mathematical Modeling of Noise Attenuation in Dissipative Silencers of Irregular Shape // Proc. III Intern. Youth Conf. Radio Electronics, Electrical and Power Eng. Moscow, 2021. Pp. 1—5.
20. Taratorin A.A, Mukhametov A.B. Optimization of Complexly Shaped Dissipative Silencers // Akustika. 2021. V. 39.
21. Хрулев С. Анализ акустики в Ansys Mechanical // САПР и графика. 2014. № 8. С. 54—55.
22. Aliff M. AZIZI. Simulation of Acoustic Pressure Field Generated by Ultrasonic Transducer. Queensland: University of Queensland, 2019.
---
Для цитирования: Тараторин А.А., Мухаметов А.Б. Моделирование аэродинамических и акустических характеристик пластинчатых диссипативных глушителей // Вестник МЭИ. 2023. № 2. С. 108—117. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-2-108-117
---
Работа выполнена при поддержке: гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых — кандидатов наук (грант № MK 3244.2022.4)
#
1. ITS 38—2017. Szhiganie Topliva na Krupnykh Ustanovkakh v Tselyakh Proizvodstva Energii. (in Russian).
2. Fuchs H.V. Raum-akustik und Lärm-minderung: Konzepte mit Innovativen Schallabsorbern und-dämpfern. Berlin: Springer Berlin Heidelberg, 2017.
3. Mamaev V.K., Vlasov E.N. Vliyanie Geometricheskikh Elementov Protochnoy Chasti Tsentrobezhnogo Ventilyatora s Dvukhstoronnim Vkhodom na Shum i Ekonomichnost'. Gazovaya promyshlennost'. 2010;6(647):40—41. (in Russian).
4. Taratorin A.A., Mukhametov A.B. Vliyanie Klimaticheskikh Faktorov na Opredelenie Trebuemogo Snizheniya Shuma Tyagodut'evykh Mashin TES. Zashchita ot Povyshennogo Shuma i Vibratsii: Materialy VII Vseross. Nauch.-prakt. Konf. s Mezhdunar. Uchastiem. SPb., 2019:680—689. (in Russian).
5. GOST 31328—2006 (ISO 14163:1998). Shum. Rukovodstvo po Snizheniyu Shuma Glushitelyami. (in Russian).
6. Yablonik L.R. Modelirovanie Akusticheskikh Svoystv Dissipativnykh Glushiteley. Tekhnicheskaya Akustika. 2009;3(9):1—13. (in Russian).
7. Venegas R., Arenas J.P., Boutin C. Analytical Modeling of Dissipative Silencers. J. Acoustical Soc. America. 2018;144:2998.
8. Kirby R. Modelling Dissipative Silencers using Point Collocation. Proc. Tenth Intern. Congress Sound and Vibration. Stockholm, 2003:3263—3270.
9. Grigor'ev I.V. Issledovanie i Optimizatsiya Aerodinamiki Gazokhodov i Dymovykh Trub TES: Diss. … Kand. Tekhn. Nauk. M.: Izd-vo MEI, 2014. (in Russian).
10. Prokhorov V.B., Grigor'ev I.V., Fomenko M.V., Kaverin A.A. Optimizatsiya Aerodinamiki Gazovogo Trakta Kotla PK-39 Energobloka № 4 Troitskoy GRES s Pomoshch'yu Matematicheskogo Modelirovaniya Techeniya Gazov. Teploenergetika. 2015;12:49—55. (in Russian).
11. Pat. № 208307 RF. Plastinchatyy Glushitel' Shuma. A.A. Taratorin, A.B. Mukhametov. Byull Izobret. 2021;35. (in Russian).
12. Howard C.Q., Cazzolato B.S. Acoustic Analyses using MATLAB and Ansys. Boca Raton: CRC press, 2014.
13. Grigor'yan F.E., Pertsovskiy E.A. Raschet i Proektirovanie Glushiteley Shuma Energoustanovok. L.: Energiya, 1980. (in Russian).
14. Vaysera G.S., Puchka O.V., Lesovik V.S., Bessonov I.V., Alekseev S.V. Vliyanie Vlagosoderzhaniya, Vozdukhopronitsaemosti i Plotnosti Materiala na Ego Zvukopogloshchayushchie Kharakteristiki. Stroitel'nye Materialy. 2017;6:24—27. (in Russian).
15. Ersoy S., Kucuk H. Investigation of Industrial Tea-leaf-fibre Waste Material for Its Sound Absorption Properties. Appl. Acoustics. 2009;70:215—220.
16. Popov A.Yu. Modelirovanie Raspredeleniya Vozdushnogo Potoka V Programmnom Komplekse SolidWorks Flow Simulation. Akusticheskie Problemy Gumanitarnykh i Estestvennykh Nauk. 2017;3–3, 2017:74—77. (in Russian).
17. Idel'chik I.E. Spravochnik po Gidravlicheskim Soprotivleniyam. M.: Mashinostroenie, 1992. (in Russian).
18. Wu S.F. Reconstructing Acoustic Field Based on the Normal Surface Velocity Input Data. J. Acoustic Soc. America. 2015;137(4):2234.
19. Taratorin A.A., Mukhametov A.B. Mathematical Modeling of Noise Attenuation in Dissipative Silencers of Irregular Shape. Proc. III Intern. Youth Conf. Radio Electronics, Electrical and Power Eng. Moscow, 2021:1—5.
20. Taratorin A.A, Mukhametov A.B. Optimization of Complexly Shaped Dissipative Silencers. Akustika. 2021;39.
21. Khrulev S. Analiz Akustiki v Ansys Mechanical. SAPR i Grafika. 2014;8:54—55. (in Russian).
22. Aliff M. AZIZI. Simulation of Acoustic Pressure Field Generated by Ultrasonic Transducer. Queensland: University of Queensland, 2019.
---
For citation: Taratorin A.A., Mukhametov A.B. Modeling the Aerodynamic and Acoustic Characteristics of Plate Dissipative Silencers. Bulletin of MPEI. 2023;2:108—117. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2023-2-108-117
---
The work is executed at support: Grant of the President of the Russian Federation for State Support of Young Russian Scientists — Candidates of Sciences (Grant no. MK 3244.2022.4)
Опубликован
2022-12-16
Выпуск
Раздел
Энергетические системы и комплексы (технические науки) (2.4.5)
