İçten yanmalı motor hava emiş sisteminde düşük frekans bölgesinde çalışan akustik rezonatör tasarımı ve akustik analizi
Design and acoustic analysis of acoustic resonator operating in low frequency in internal combustion engine air intake system
Yazar: ÖMER FARUK ÜNAL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM YILDIZ
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Günümüz mühendislik uygulamalarında istenmeyen gürültüler mühendislerin ve araştırmacıların önünde aşılması gereken bir problem olarak durmaktadır. Bu istenmeyen gürültülerin önlenmesi ve akustik performansın artırılması için birçok akustik ürünler geliştirilmiştir. Bu akustik ürünler otomotiv, savunma, uzay-havacılık, makine, havalandırma ve yapı endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmakta ve hem istenmeyen gürültüleri engellemekte hem de istenilen akustik performansın sağlanmasına yardımcı olmaktadır. Bu akustik ürünlerden biri olan akustik rezonatörler, içten yanmalı motorların hava emiş sistemlerinde oluşan akış kaynaklı gürültüleri dart bant frekanslarda engellenmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada içten yanmalı bir motorun hava emiş sisteminde düşük frekans bölgesinde (90 Hz) dart bantta çalışan bir akustik rezonatör tasarımı yapılmıştır. Çalışmada Helmholtz rezonatör ve çeyrek dalga rezonatör olarak iki farklı tipte rezonatör kullanılmıştır. Düşük frekans bölgesinde çalışan rezonatörler yüksek hacimde yer kaplamaktadır. Bu yüksek hacim problemi göz önünde bulundurularak özgün bir rezonatör tasarımıyla yüksek hacmin iyileştirilmesi hedeflenmiştir. Bu gerçekleştirilirken tasarım parametreleri incelenmiş ve parametrelerin rezonatör akustik performansına etkisi de tartışılmıştır. Tasarlanan özgün akustik rezonatörlerin iletim kaybı ve boyutsal performansları kıyaslanmıştır. Tasarlanan helisel rezonatör ile %75 oranında boyutsal iyileşme sağlanmıştır. Yeni bir Helmholtz rezonatörü ile de %68 boyutsal iyileşme sağlanırken iletim kaybı 5.5 dB arttırılmıştır. Son olarak, tasarlanan rezonatörler sanal bir test sisteminde test edilmiş ve sistemdeki akustik performansı incelenmiştir. Her iki rezonatör de hedef frekansta yaklaşık 30-33 dB iyileşmeye sebep olmuştur. Helmholtz rezonatörün sistem üzerinde geniş bantta helisel rezonatöre kıyasla daha yüksek performans gösterdiği görülmüştür.

Abstract:
Today, the noise in many engineering applications is the real problem that researcher and engineers must overcome. Many acoustic applications and devices have been developed to prevent noise in many applications. These acoustic applications and devices are widely used many industries such as automotive, defence, aerospace, machine, ventilation and construction, and both prevent noise and provide acoustic performance spesifications. Acoustic resonators, one of these acoustic products, are widely used to prevent flow-induced noises that occur in air intake systems of internal combustion engines at narrow band frequencies. In this study, an acoustic resonator operating in the low frequency region (90 Hz) in the narrow band was designed for the air intake system of an internal combustion engine. Two different types of resonators, Helmholtz resonators and quarter-wave resonators, were used in the study. Resonators operating in the low frequency region have a high volume. Considering this high volume problem, it is aimed to decrease the high volume with a unique resonator design. Besides, the design parameters were examined and the effects of the parameters on the resonator acoustic performance were also discussed. The transmission loss and dimensional performances of the original acoustic resonators designed were compared. With the designed helical resonator, a dimensional improvement of 75% has been achieved. With a new Helmholtz resonator, 68% dimensional improvement was achieved, while the transmission loss was increased by 5.5 dB. Finally, the designed resonators were tested in a virtual test system and their acoustic performance in the system was examined. It has been observed that the Helmholtz resonator has a higher performance on the system the wideband frequıency compared to helical resonator.