Přejít k obsahu


Analysis of vibro-acoustic propagation in a mobile screw compressor for the determination of emitted acoustic power radiated outside its housing

Citace:
DUPAL, J., VIMMR, J., ADÁMEK, V., BUBLÍK, O. Analysis of vibro-acoustic propagation in a mobile screw compressor for the determination of emitted acoustic power radiated outside its housing. In COMPDYN 2015 - 5th ECCOMAS Thematic Conference on Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering. Athens: Institute of Structural Analysis and Antiseismic Research, School of Civil Engineering, National Technical University of Athens, 2015. s. 4492-4507. ISBN: 978-960-99994-7-2
Druh: STAŤ VE SBORNÍKU
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Analysis of vibro-acoustic propagation in a mobile screw compressor for the determination of emitted acoustic power radiated outside its housing
Rok vydání: 2015
Místo konání: Athens
Název zdroje: Institute of Structural Analysis and Antiseismic Research, School of Civil Engineering, National Technical University of Athens
Autoři: Prof. Dr. Ing. Jan Dupal , Doc. Ing. Jan Vimmr Ph.D. , Ing. Vítězslav Adámek Ph.D. , Ing. Ondřej Bublík Ph.D. ,
Abstrakt CZ: Byla navržena metoda numerického řešení vibro-akustického problému v mobilním šroubovém kompresoru a vyvinut vlastní 3D řešič na základě MKP. Pro redukci komplexnosti problému byla věnována pozornost numerickému řešení pole akustického tlaku v kavitě kompresoru v interakci s lineární elastickou karosérií kompresoru. Šíření akustického tlaku v kavitě je popsáno Helmholtzovou rovnicí v amplitudovém tvaru a je buzeno předepsaným pohybem povrchu sestavy motor a kompresor normálnou rychlostí periodického průběhu. S ohledem na předepsané okrajové podmínky je provedeno numerické řešení Helmholtzovy rovnice v oblasti kavity pomocí metody konečných prvků na tetrahedrální síti. Pro diskretizaci elastické karosérie kompresoru pomocí MKP byl vyvinut a implementován speciální stěno-deskový prvek s 21 ° volnosti založený na Kirchhoffově teorii. Výsledný sdružený systém lineárních algebraických rovnic popisující vibro-akustický problém, tj. problém interakce mezi vzduchem v kavitě a karosérií kompresoru, je řešen numericky pomocí známých algoritmů implementovaných v MATLABu. Pro ověření funkčnosti vyvinutého 3D řešiče bylo provedeno úspěšné srovnání výsledků na dvou testovacích příkladech s výsledky komerčního softwaru Radioss. Na závěr je řešen vibro-akustický problém zjednodušeného modelu reálného šroubového kompresoru s předepsanou experimentálně změřenou akustickou rychlostí povrchu sestavy kompresor-motor. Numerické řešení je provedeno jen pomocí komerčního softwaru Radioss s ohledem na lepší využití paměti počítače.
Abstrakt EN: The method for a numerical solution of the vibro-acoustic problem in a mobile screw compressor is proposed and in-house 3D finite element (FE) solver is developed. In order to reduce the complexity of the problem, attention is paid to the numerical solution of the acoustic pressure field in the compressor cavity interacting with the linear elastic compressor housing. Propagation of acoustic pressure in the cavity is mathematically described by the Helmholtz equation in the amplitude form and is induced by periodically varying surface velocity of the engine and compressor assembly. In accordance with prescribed boundary conditions, numerical solution of the Helmholtz equation for the distribution of acoustic pressure amplitudes within the cavity is performed using the finite element method on tetrahedral meshes. For the FE discretisation of the elastic compressor housing, a new 6-noded thin flat shell triangular finite element with 21 DOF based on the Kirchhoff plate theory was developed and implemented. The resulting strong coupled system of linear algebraic equations describing the vibro-acoustic problem, i.e., the problem of interaction between the air inside the cavity and the screw compressor housing, is solved numerically by well-known algorithms implemented in MATLAB. By considering two different benchmark test cases, the developed 3D FE solver is successfully verified against the numerical results provided by the professional computational FE system Radioss. Finally, the vibro-acoustic problem is solved in a simplified model of a real mobile screw compressor by prescribing experimentally measured acoustic velocity on the surface of the engine and compressor assembly. The numerical solution is carried out only with the professional computational FE system Radioss as our developed solver is still unable to process large-sized problems without encountering memory limits.
Klíčová slova

Zpět

Patička