Perforasyonlu susturucuların akış ve akustik etkinliklerinin incelenmesi
Investigation of the acoustics and flow performance of perforated mufflers
Yazar: ORÇUN SAF
Danışman: DOÇ. DR. HALUK EROL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Taşıtların egzozlarından yayılan gürültü, günlük hayatta maruz kaldığımız en önemli gürültü bileşenlerinden biridir. Bu gürültünün azaltılmasında en etkili yol, gürültü karakterine uygun tasarlanmış susturucuların kullanılmasıdır. Trafiğe çıkan araç sayısının her geçen gün arttığı, buna karşılık sağlık ve konfor beklentilerinin yükseldiği bir ortamda, etkinliği daha yüksek susturucuların tasarlanması zorunludur. Sadece taşıtların egzoz sistemlerinde değil, jeneratörler gibi diğer içten patlamalı motorlarda, turbo makinalarda ve havalandırma kanallarında kullanılan susturucuların, kaynağın gürültü karakterine uygun olarak tasarlanması gereklidir.Borularda delikler açılarak oluşturulan perforasyon, susturucu içerisinde sıkça kullanılan uygulamalardan biridir. Özellikle düşük frekansta gürültünün engellenmesi için, perforasyonlu yapılara ait akustik direnç ve rezonans etkilerinden yararlanılır. Yine bu yapılar, susturucuların akışa karşı gösterdiği direnç olan ve tasarımı sınırlayıcı etki olarak karşımıza çıkan geri basıncın da en önemli kaynağıdır.Bu çalışmada, içerisinde perforasyon uygulaması bulunan susturucuların akış ve akustik performansları, birbiri ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Bu inceleme analitik, sayısal ve deneysel yöntemler kullanılarak yürütülmüş, perforasyonu tanımlayan parametrelerin her birinin etkisi araştırılmıştır. Giriş bölümünde konu hakkında yürütülen çalışmalara ait literatür bilgisi anlatılmış, model verilerek parametreler tanımlanmıştır. 2. bölümde düzlem dalga yaklaşımı kullanılarak oluşturulan kapalı formdaki çözüm gösterilmiştir. 3. bölümde ise mühendislik yazılımları kullanılarak hem parametrelerin etkisi araştırılmış, hem de ihmal edilen büyüklüklerin akustik özellikler üzerindeki etkisi değerlendirilmiştir. 4. bölüm bu çalışma kapsamında oluşturulan akış ve akustik ölçüm düzeneğinin kurulmasını ve elde edilen sonuçları kapsamaktadır. Sonuç bölümünde ise doğrulanmış model kullanılarak elde edilen sonuçlar ve bunların perforasyonlu susturucu tasarımı açısından değerlendirilmesi yer almaktadır.

Abstract:
Noise emission coming from the exhaust of vehicles is one of the main components of noise that we exposed in our daily life. Most effective way to limit that noise is to use mufflers that are designed for particular noise source. While vehicles increase on the roads and our expectation about health and comfort are rises, it is essential to design mufflers with better performance. Mufflers used in not only exhaust system of vehicles but also other internal combustion engines such as power generators, turbo machines ,ventilation systems must be redesigned regarding new expectations.Perforation created by drilling holes on pipes is commonly used application for mufflers. Especially their resistance and resonance effects are utilized to reduce low frequency noise. On the other hand, these perforated structures are most important source of backpressure, which limits muffler design due to resistance against flow.In this study, flow and acoustic properties of perforated mufflers are investigated and compared. Study is carried by using analytical, numerical and experimental methods. The parameters defines the perforation are researched. In introduction past researches about topic is described and then, model and parameters are defined. In section 2, closed formed solution based on plane wave theory is given. In section 3, effects of parameters are investigated by using CAE software. Also effects of some neglected values are evaluated. Section 4 contains experimental setup, validation of model and the experimental results. In final section, results obtained by validated model are discussed in terms of perforated muffler design.