Rezonatör tip susturucuların akustik analizi
The acoustic analysis of resonator type silencers
Yazar: CEM MERİÇ
Danışman: DOÇ. DR. HALUK EROL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Herschel-Quincke tüpü ve Helmholtz rezonatörleri genellikle fan gürültüsü ve turbocharger gibi otomobil emiş sistemi gürültü kontrolü uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Turbocharger çalışması sırasında iki çeşit gürültü oluşmaktadır. Bunlar akış sesi ve kanat geçiş sesidir. Genişleme odası ise çoğunlukla otomobil egzoz sistemleri uygulamalarında kullanılmaktadır. Herschel-Quincke tüp kavramı günümüze kadar araştırılmış ve turbocharger gürültü kontrolü uygulamaları için bir çok çözüm üretilmiştir.Bu tezde, Herschel-Quincke tüpü, genişleme odası ve Helmholtz rezonatörlerinden oluşan bir susturucu sistemin tek boyutlu, parametrik bir analitik modeli oluşturulmuştur. Sistemdeki Helmholtz rezonatörleri ana boruya boyun bağlantısı ile bağlıdır. Boyun bağlantısının çapları Helmholtz rezonatörlerinin çaplarına eşitlenerek rezonatörler ana boruya doğrudan bağlı bir hale dönüştürülebilir. Bu analitik model kullanılarak, Herschel-Quincke tüpü, genişleme odası, Helmholtz rezonatörleri ve boyun bağlantısının, ayrıca bu elemanlara ait geometrik parametrelerin (çap, uzunluk, konum) iletim kaybı eğrisine olan etkileri incelenmiştir. Bu amaçla değişik geometrik kombinasyonlara sahip birçok susturucu sistemin analizi gerçekleştirilmiştir.Bunun yanında, Herschel-Quincke tüpü, genişleme odası, Helmholtz rezonatörleri ve boyun bağlantısının, ayrıca bu elemanlara ait geometrik parametrelerin (çap, uzunluk, konum) iletim kaybı eğrisine olan etkileri incelenmiştir.Çalışmalar sonucunda görülmüştür ki geliştirilen analitik modelin başarısı düşük frekanslarda ve küçük boru çaplarında daha yüksektir. Genişleme odasının sisteme eklenmesi sistemi karmaşık bir hale sokmaktadır. Genişleme odasının uzunluk, çap ve konum parametreleri ile iletim kaybı değerlerinde bir yükselme olmasa da rezonans frekanslarını öteleme imkanı vardır. Genel olarak sistem elemanlarının çaplarındaki artış, iletim kaybı değerlerini arttırmakta, bununla birlikte iletim kaybı frekans bandını genişletmektedir. Helmholtz rezonatörlerini ana boruya doğrudan değil de bir boyun bağlantısıyla bağlamak sisteme bir rezonans frekansı eklemektedir. Bu düşük frekanslarda gerçekleşmektedir. HQ tüpünün ve Helmholtz rezonatörlerinin ana boruya bağlandığı noktalar arasındaki mesafenin değişimi, sisteme ait tüm rezonans frekanslarının birlikte ötelenmesine imkan sağlamaktadır.

Abstract:
Herschel-Quincke tube and Helmholtz resonators are being used commonly in fan noise control and in intake systems such as turbocharger noise control. Two types of noise occur in turbochargers which are commonly called blow or whoosh noise and pulsation noise. Herschel-Quincke tube concept has been investigated up until now, having being developed different solutions for turbocharger noise control. Expansion chambers are mostly used in automobiles in exhaust noise control.In this study, an expansion chamber is adapted to the Herschel-Quincke tube concept. A 1D general parametric analytical model is developed including Herschel-Quincke tube, an expansion chamber placed on the tube and Helmholtz resonators. Helmholtz resonators, in this analytical model, are connected to the main duct with necks, however by setting the diameter and length of the neck, the analytical model can be converted for direct connection. This analytical model is used to analyze various silencer systems to have transmission loss curves as an output, investigating the effects of the geometric parameters as diameters of the main duct, Herschel-Quincke tube, Helmholtz resonators, expansion chamber; length of the Herschel-Quincke tube, Helmholtz resonators, expansion chamber; the diameter and length of the neck, the distance between the junction points of Herschel-Quincke tube and main duct and the effects of the existence system elements which were mentioned before as HQ tube, expansion chamber and Helmholtz resonator.The performance of the analytical model is better in lower frequencies and with small duct diameters. Adding the expansion chamber to the silencer system, it becomes more complex. The length, diameter and position parameters of the expansion chamber can be set for moving the resonance frequencies of the system. Transmission loss values increases and the transmission loss band width extends with the increasing duct diameters. Connecting the Helmholtz resonators to the main duct adds an extra resonance in lower frequencies. All the system resonance frequencies can be moved with the change of the distance between the connection points.