|
Resumen:
|
[EN] The
present
postgraduate dissertation
carries out
the parametrization of
silencers in different shapes and sizes w
ith the aim of speeding up the work
and the analysis
of their acoustic behaviour
. ...[+]
[EN] The
present
postgraduate dissertation
carries out
the parametrization of
silencers in different shapes and sizes w
ith the aim of speeding up the work
and the analysis
of their acoustic behaviour
.
Finite element p
rograms
such as
Ansys APDL allow us to carry out tests that are very accurate and powerful
and are commonly used in
companies
. However, the lack of
a suitable
graphical interface involves
a tedious work
with the possibility of making
errors that will cause an increase in the calculation times and therefore reduce
the quantity of the
possible
analysis to
be
carr
ied
out.
Fortunately
, Ansys
APDL allows
to
import m
acros which can parameterize these silencers, so that,
once the macros are carried out, it will only be necessary to change the value
of the geometries and
to
call the function.
The research group
to
which this Master’s Thesis belongs has a wide
experience
in the modeling and experimental characterization of the acoustic
behavior of the
exhaust
system of
internal combustion
engines.
In the past few decades, exhaustive work has been carried out in relation to the
development, implementation and validation of
computational tools based on
three
-
dimensional analytical solutions of the
wave
equation
to reduce the
computational cost, although th
e validity of this approach
is only possible
with
relatively simple configurations from
a
geometrical perspective
[1
-
6].
In order to eliminate these geometrical limitations, the research group has also
devoted special attention to the development of general tools based on
the
finite
element
method
to consider
more complex
cases, for example, the presence of
high temperatures
, thermal gradients and
mean
flow
[7
-
9]
.
Given the high computational cost of the numerical techniques such as the
Finite Element Method
[10]
, it is important to
develop
analytical and numerical
hybrid models which would reduce
the aforementioned computati
onal effort
in the study of complex cases
[11,12]
.
While the acoustic attenuation is determined largely by the mufflers of the
exhaust line, other devices such as catalysts and particulate filters also have a
significant influence. For this reason, models
and tools have been
developed
for proper acoustic characterization of such devices
in previous
years [13
-
15]
.
UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA
D
EPARTAMENTO DE
I
NGENIERÍA
M
ECÁNICA Y DE
M
ATERIALES
M
ÁSTER EN
I
NGENIERÍA
M
ECÁNICA
10
Firstly, this thesis will briefly expand on acoustic theory and
the more relevant
variables. Also, the application of acoustic theory to determine
the acoustic
attenuation of the silencers, the types of silencers and their
performance
.
Furthermore, this thesis will provide
some information related to
the acoustic
propagation
phenomenon
in circular pipes and the behavior of the transversal
modes
in t
he silencers.
Later, we will continue with the operation of the program Ansys APDL,
including a brief description in order to know
how
this program
works
and a
tutorial to explain the operation of one of the macros carried out in this thesis
and
also how
t
hey have
been
implemented.
The
study
and analysis of the attenuation
curves
of different silencers and for
a number of geometries
will
be
place
d
in
a specific
section together with the
analysis of the
cutoff frequency
and the comparative of results obtain
ed in
Ansys with those obtained by Math
c
ad. However, it has
not
been possible to
carry out this comparison for all types of silencers. On the other hand, in the
case of the simple c
hamber
, it has been possible to calculate the frequencies of
maximum TL and
pass
band
s
.
With the aim to be more consistent with our results, the geometry of each
silencer has been checked by means of the program Comsol Multiphysics.
Previously
a small introduction to the program
will be presented
and the
procedures used to calcul
ate the attenuation of a silencer with Comsol
Multiphysics
will be discussed
.
Finally, some general conclusions
of the work
will be
presented
and the
possible applications in the future
will be briefly described
.
Key words: finite elements, acoustic, react
ive silencers, Ansys, parametric
language.
[-]
[ES] Se pretende utilizar el programa comercial Ansys y el potencial de su lenguaje paramétrico de programación para desarrollar e implementar una metodología basada en elementos finitos que permita la simulación del ...[+]
[ES] Se pretende utilizar el programa comercial Ansys y el potencial de su lenguaje paramétrico de programación para desarrollar e implementar una metodología basada en elementos finitos que permita la simulación del comportamiento acústico de dispositivos de la línea de escape de vehículos. El trabajo se centrará en silenciadores reactivos multicámara e incluirá la posibilidad de considerar gradientes térmicos.
Gracias a la posibilidad de utilizar lenguaje paramétrico, se implementarán subrutinas de cálculo para multitud de configuraciones y se podrá obtener la atenuación acústica de éstas con un coste computacional muy reducido, aspecto de gran importancia cuando se pretende optimizar las prestaciones en bandas de frecuencia concretas. De esta manera, las herramientas desarrolladas permitirán la realización de un estudio exhaustivo de la influencia en la atenuación acústica de parámetros geométricos de diseño y también del efecto de la temperatura. Como se ha indicado, los desarrollos serán susceptibles de ser orientados la optimización de prestaciones.
[-]
[CA] En primer lloc, en aquest treball s'exposarà breument la teoria acústica i un
breu estudi sobre les seves variables. També l'aplicació de la teoria acústica
per a conèixer els índexs ...[+]
[CA] En primer lloc, en aquest treball s'exposarà breument la teoria acústica i un
breu estudi sobre les seves variables. També l'aplicació de la teoria acústica
per a conèixer els índexs d'atenuació acústica dels silenciadors, els tipus de
sil
enciadors i el seu funcionament. A més, una explicació de
ls fenòmens de
propagació
acústica en conduct
es
circulars i el comportament dels modes
transversals als silenciadors.
Més endavant continuarem amb el funcionament del programa Ansys APDL.
Una breu de
scripció per a conèixer aquest programa i un tutorial per a explicar
el funcionament d'una de les macros realitzades en aquest treball i com s'han
implementat.
El modelat i anàlisi de l'atenuació dels distints silenciadors i per a les distintes
geometries
es situarà en un apartat propi junt amb l'anàlisi de la freqüència de
tall i la comparativa dels resultats obtinguts en Ansys amb els obtinguts
mitjançant Math
c
ad. No obstant, no s'ha pogut realitzar aquesta comparativa
per a tots els silenciadors. D'altra
banda, per al cas de la càmera simple s'ha
pogut calcular les freqüències
de màxim TL i de bandes de pas.
Amb l'objectiu de ser més consistents amb els nostres resultats, s'ha comprovat
una geometria de cada silenciador mitjançant el programa Comsol
Multi
physics. Prèviament es farà una petita introducció al programa i als seus
procediments utilitzats per a calcular l'atenuació de
l silenciador amb Comsol
Multiphysics
.
Per últim
,
s'exposar
an
unes conclusions generals sobre el treball i les possibles
futures
aplicacions.
P
araules clau
s
:
elements finits, acústica, silenciador
s reacti
u
s, control de
soroll
,
Ansys,
l
lengua
tg
e paramétric.
[-]
|
