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Airborne atenuación del trayecto de recintos parciales: Simulación y estudio de sensibilidad L. Zhou una , AE Carter una , DW Herrin una , ⇑ , J. Shi segundo , DC Copley segundo una

Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Kentucky, 151 RGAN edificio, Lexington, KY 40506-0503, Estados Unidos Inc., Technical Center, Edificio E, PO Box 1875, Peoria, IL 61.656 a 1.875, Estados Unidos

segundo Caterpillar

información del artículo

resumen

Historia del artículo:

cerramientos parciales son una forma muy común de reducir las emisiones de ruido de la maquinaria. Sin embargo, los recintos parciales presentan un comportamiento acústico complejo que está di fi culto de predecir. El método de elementos límite (BEM) se utilizó para predecir la pérdida de inserción y se comparó con la medición con buena concordancia. Después de validar el modelo, se realizó un estudio de sensibilidad. Los factores investigados incluyeron tamaño de la caja, el tamaño de apertura, la cantidad de cobertura de la absorción, la ubicación de absorción, y la relación entre la directividad de la fuente y la ubicación de apertura. Es notable que la pérdida de inserción era más sensible al tamaño de la abertura y la cobertura de la absorción.

Recibido el 3 de de julio de 2010

Recibido en forma revisada 22 de de diciembre de 2010 Aceptado el 27 de de diciembre de 2010 Disponible en Internet el 22 de enero de 2011

palabras clave:

cerramientos parciales

! 2011 Elsevier Ltd. Todos los derechos reservados.

elementos de contorno y la pérdida de método de inserción

1. Introducción recintos acústicos son el método más comúnmente usada para reducir la transmisión de sonido desde el equipo y máquinas. Un recinto se compone simplemente de las barreras que rodean todos los lados de un objeto de emisión de ruido. Por lo general, las barreras incluyen una capa exterior rígida y una capa interna de material absorbente. La capa exterior proporciona rigidez así como reflejando las ondas sonoras que inciden de nuevo hacia la fuente, mientras que el material absorbente se disipa la energía del sonido. Un recinto puede o no puede ser conectado mecánicamente al objeto cerrado. Un recinto que no está conectado se designa como de pie libre [1] . Además, un recinto puede estar completamente sellado o puede tener aberturas, ya sea intencional, tal como para la ventilación o la función de los equipos, o no, tales como fugas y lagunas. La mayoría de los recintos contienen algunas aberturas y, como tal, son designados como recintos parciales.

La mayoría del trabajo previo se ha centrado en recintos cerrados. En uno de los primeros modelos, Jackson [2,3] simulado la fuente y el recinto como dos infinito fl paralelo en paneles separados por una cierta distancia. Un panel se prescribe como una fuente de velocidad de volumen constante y el otro se consideró como la pared del recinto que se supone a vibrar como un cuerpo rígido. Junger [4] mejorado en esta modelando el recinto como un panel infinito rectangular simplemente apoyada. La fuente fue modelada como un pistón generando un campo presión fi uniforme. Además, el material de absorción se incluyó en el espacio de aire intermedio. Tweed y árbol [5] corroborado el trabajo de Jackson y Junger experimentalmente. Aunque los modelos predecían

⇑ Autor correspondiente. Dirección: Departamento de Ingeniería Mecánica, Facultad de Ingeniería, 151 RGAN edificio, Lexington, KY 40506-0.503 mil, Estados Unidos. Dirección de correo electrónico: [email protected] (DW Herrin).

0003-682X / $ - see front matter! 2011 Elsevier Ltd. Todos los derechos reservados. doi: 10.1016 / j.apacoust.2010.12.012

tendencias correctamente, los modelos no eran fiables para predecir la pérdida de inserción en frecuencias específicas. Oldham y Hillarby [6,7] mejorado el modelo de Junger aún más mediante la incorporación de una fuente más realista. La fuente ya no se modeló como un pistón, pero en su lugar como una placa flexible de vibración. Agahi et al. [8] mejorado el modelo además por un uso de un elemento finito estructural acoplado y el modelo de los elementos de contorno acústica a bajas frecuencias. métodos de energía se han usado predominantemente a altas frecuencias. Lyon [9] principios de la energía utilizado para simular un recinto sellado con un panel flexible y una fuente externa a frecuencias intermedias y altas. Del mismo modo, Ver [10] investigado un caso similar pero en vez colocada la fuente acústica en el interior del recinto. Ver observó que la pérdida de inserción de recintos cerrados depende del cumplimiento de las paredes del recinto y el volumen de aire cerrado, la impedancia interna de la fuente de sonido, y los caminos por la estructura. Oldham y Hillarby [6] desarrollado un modelo basado en la energía suponiendo placas paralelas.

En un trabajo reciente, Ming y Pan [11] mejorado los modelos de energía para tener en cuenta la transmisión no resonante además del acoplamiento modal de resonancia entre el campo de sonido fi interna y el recinto de la vibración estructural. Sgard et al. [12] desarrollado un modelo estadístico de energía para grandes recintos que incluían fuentes de imagen de calcular mejor directividad de la fuente. El modelo asociado también incluyó un factor de pérdida de acoplamiento camino no resonante para fugas o aberturas.

Mientras recintos cerrados se comprenden mejor, se han producido pocos modelos para los recintos parciales. Ver [1] desarrollado un modelo analítico simple para predecir el rendimiento cerramiento parcial o con fugas que todavía se utiliza comúnmente en la actualidad. Ver [1] También observó que la pérdida de inserción podría ser negativa en la frecuencia de resonancia de Helmholtz de la caja. Ivanov y Kurtsev [13] desarrollado un modelo similar

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que incluía expresiones empíricas para tener en cuenta el efecto de la cerca de campo de sonido fi. Sin embargo, ninguno de los modelos anteriormente mencionados explicar el comportamiento de resonancia acústica del recinto a bajas frecuencias. Este documento detalla un modelo de elementos de contorno para evaluar el rendimiento de los recintos parciales. Hasta donde sabemos, el único trabajo similar es por Augusztinovicz et al. [14] . En su estudio, predijeron la pérdida de inserción de cubiertas del motor usando el método de elementos límite donde la fuente se modeló como un número de fuentes monopolo equivalentes. Mientras que el modelo resultó ser cualitativamente correcta y demostró la viabilidad del enfoque, había significantes diferencias fi cativas entre la medida y predijeron espectros de pérdida de inserción en bandas de tercio de octava. Los autores observaron que la absorción no fue debidamente incluido en el modelo debido a las limitaciones del software en el momento. Además, la pérdida de inserción de banda estrecha no fue examinada, y frecuencias en las que la pérdida de inserción es negativo no se determinaron. Figura 1. Enclosure elevada en los bloques en la cámara hemi-anecoica.

En el estudio actual, el modelo de los elementos de contorno se valida experimentalmente con una buena concordancia en las bandas de frecuencia estrechas. Las frecuencias donde la pérdida de inserción es negativo se identifican y se explican. Además, varios factores de diseño que afectan el rendimiento recinto se examinan para una fuente puntual ideal teórica y también con una fuente más realista (A motor diesel B-serie Cummins). Con base en los resultados, se sacan conclusiones en cuanto a cómo cada uno de los factores estudiados ajusta el rendimiento acústico del recinto.

El rendimiento de los recintos puede ser caracterizado por la reducción de ruido, pérdida de transmisión, y la pérdida de inserción [15] . La pérdida de inserción de potencia acústica ( ILLINOIS W), de aquí en adelante referido simplemente como la pérdida de inserción es la medida más comúnmente utilizada de la eficacia de un recinto. Se define como la diferencia entre el nivel de potencia acústica radiada por la fuente sin la carcasa ( LW O) y el nivel de potencia acústica radiada por la fuente cerrado ( LW MI). Por lo tanto, es la medida de la reducción de la potencia de sonido debido a la carcasa y se puede expresar como Figura 2. Ver el interior del recinto que muestra la apertura, revestimiento de espuma, y Bruel y Kjaer OmniSource.

ILLINOIS w ¼ L WO " L NOSOTROS

re 1 Þ

La pérdida de inserción también se puede aproximar mediante la medición de presión sonora en el campo lejano. pérdida de inserción de banda estrecha es relativamente independiente de la fuente de sonido de la fuente mientras que la pérdida de inserción de banda ancha depende del espectro de la fuente. Además, la pérdida de inserción representa la alteración de la potencia de sonido de la fuente por el recinto. A lo largo de este estudio, la pérdida de inserción será utilizado como la medida de rendimiento acústico de recintos.

El método utilizado para determinar la potencia de sonido fue el enfoque de exploración intensidad [17] . Una caja virtual se construyó mediante el uso de soportes de medición y cadena. La intensidad a través de cada lado de la caja virtual se midió usando una sonda de intensidad de dos micrófonos y la potencia del sonido se calcula para cada multiplicando la intensidad del sonido promedio por área de superficie. Después se midió la potencia de sonido en presencia de caja, se midió la potencia del sonido de la fuente en ausencia de caja. A continuación, la pérdida de inserción se calculó utilizando la ecuación. (1) . Los resultados de medición por debajo de 150 Hz puede ser sospechoso. El OmniSource no puede proporcionar suficiente potencia de sonido por debajo de 150 Hz, y la cámara de hemi-anecoica sólo es cuali fi ed hasta 150 Hz.

2. Estudio de validación Las mediciones se realizaron en dos recintos parciales dentro de una cámara de hemi-anecoica. El BEM indirecto se utiliza para formular las ecuaciones BEM El recinto era una caja de acero con dimensiones 0,48% 0,48% 0,66 m 3. Una abertura circular con un [18] . Se utilizó una fuente monopolar punto para representar la fuente. La malla del recinto se ha radio creado usando el software I-DEAS 0,051 m. se cortó en la parte inferior de la caja (la más cercana al piso de la cámara anecoica). Las [19] , Y fue luego importados a LMS SYSNOISE [20] . La malla que tiene 1472 nodos se muestra en la Fig. fotografías de la carcasa se muestran en la Higos. 1 y 2 . La caja se eleva 18 cm por encima del suelo 3 . Un plano de simetría se utilizó para simular el suelo de la cámara de hemi-anecoica. El avión se en cuatro bloques de madera. Todas las fugas del recinto fueron sellados por la masilla. A Bruel y supone que es perfectamente reflectante. La mitad inferior de la OmniSource también se incluyó en Kjaer 4295 OmniSource se colocó dentro de la caja. El OmniSource se aproxima a una fuente de velocidad de volumen punto en un campo libre de exactitud estándar y se ajusta a la norma ISO 3382 [dieciseélism]odelo de los elementos de contorno. Los resultados se compararon con el caso sin la geometría . El OmniSource fue modelado como una fuente puntual en el estudio de simulación que siguió. El OmniSource y había poca mejora en correlación con la medición. buen acuerdo entre la medición y la simulación se muestra más adelante, sin embargo, sugiere que se aproxima a una fuente puntual, incluso en un recinto. El componente generador de fuente de la OmniSource fue colocado cerca de la parte superior del recinto. espuma de una pulgada (0,61 m% 0,39 La impedancia de la 2,54 cm revestimiento de espuma un lado se midió utilizando la norma ISO 10534-2 [21] . Sin embargo, la medición de la impedancia era ruidoso a frecuencias inferiores a 200 m) fue colocado en un panel lateral. El panel superior y el panel de cubierta por material de absorción Hz debido a la intensidad de la fuente, el espaciado micrófono y el espesor de la muestra. Un método son de 1 mm de espesor y los paneles restantes son de 2 mm de espesor. de mínimos cuadrados [22] se utilizó para determinar la resistividad del flujo de la absorción utilizando la relación Wu para espumas plásticas [23] . El modelo elimina el ruido de la impedancia

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La pérdida de inserción (dB)

50 40 30 20 0 10 - 10 - 20 - 30

0

200

400

Medición 600BEM

800

1000

BEM (Acoplado)

Frecuencia (Hz)

Fig. 5. La comparación de la medida y la BEM predijo la pérdida de inserción con y sin acoplamiento estructural-acústico. Fig. 3. malla BEM de la caja que muestra el fl re eja avión y condiciones de contorno.

medición a bajas frecuencias. Una comparación de la impedancia medida y se alisó se muestra en la Fig. 4 . La impedancia de suavizado se utilizó en el modelo. Además, se asumió una absorción muy baja (impedancia de 82.000 Rayls) para los lados no tratados de la caja. Es notable que sólo una mínima mejora en la correlación entre la medición y la predicción se observó con la baja absorción añadido a los lados no tratados.

Después que se completó el análisis, un punto de ELD semiesférica fi malla alrededor de la fuente y el recinto se ha creado para determinar la potencia acústica radiada. La potencia acústica se encontró mediante la integración de la intensidad (el tiempo promedio de producto de la velocidad de las partículas y la presión de sonido) sobre toda la superficie de la semiesfera. El espesor del panel superior fue de 1 mm y en estrecha proximidad a la OmniSource. Era razonable suponer que el acoplamiento acústico estructural-podría tener algún efecto especialmente para este panel particular. Un elemento finito (FEM) análisis modal se llevó a cabo para el panel utilizando ANSYS [24] . Dado que el panel superior se firmemente atornillado a los otros lados, el panel se supone que es fijada en los bordes. Los modelos BEM estructurales y acústicas FEMENINO fueron acoplados entre sí y resueltos.

Fig. 5 compara la pérdida de inserción medido a la simulación con y sin acoplamiento. Observe que el acoplamiento estructural-acústico solamente afectado los resultados a frecuencias inferiores a 100 Hz. Esto sugiere que el camino directo en el aire es dominante.

También es notable que hay una pérdida de inserción negativa a bajas frecuencias. Para el modelo no acoplado, el primer nadir está en 46 Hz que corresponde a la frecuencia de Helmholtz de la caja. La primera resonancia de la caja se produce cuando la impedancia en la apertura es cero o aproximadamente. Para pequeñas aberturas, la primera resonancia del recinto puede ser aproximada mediante el uso de la ecuación de resonador de Helmholtz con la longitud efectiva determinada por asumir el fl ANGED corrección final [25] . Dado que la apertura se hace más grande, la resonancia primera es quizás mejor estimada considerando el recinto como un tubo de cuarto de onda. El segundo y tercer nadires son a 260 y 520 Hz respectivamente. Estos corresponden a aproximadamente los modos de la mitad de longitud de onda completa y para el recinto.

Un segundo caso de validación se llevó a cabo con una abertura adicional de tamaño similar en el lado de la caja (0,12 m% abertura de 0,12 m cuadrados) frente al revestimiento absorbente. Para una abertura cuadrada, la impedancia es más di fi culto para calcular analítica y se prefiere un enfoque computacional. Fig. 6 muestra un esquema de la malla BEM. Una comparación de la medición y la simulación se muestra en la Fig. 7 . acoplamiento estructural-acústica no se ha considerado en este caso. Observe que la simulación BEM predice correctamente el ajuste en la pérdida de inserción debido a la adición de una abertura. La buena correlación corrobora aún más el modelo numérico y demuestra que la ruta de acceso directo en el aire (a través de las aberturas) es dominante.

Los resultados también demuestran que los nadires en la pérdida de inserción se pueden predecir. Es notable que las frecuencias nadir correspondientes a los tres primeros modos acústicos de la caja fueron cada afectadas por el aumento del tamaño de la abertura y se predijo con precisión

20000 10000

Impedancia (Rayls)

0

-10000

Medido (Re) medido (Im) Wu Modelo

-20000

(Re) Wu Modelo (Im)

-30000 -40000

0

200

400

600

800

1000

Frecuencia (Hz) Fig. 4. La comparación de la impedancia medida y la impedancia determinada por el modelo Wu [23] . Fig. 6. BEM malla de recinto con abertura adicional en el lado.

La pérdida de inserción (dB)

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40 20

Simulación de medición

- 20 0

- 40

200

0

400

600

383

Para esta investigación, la pérdida de inserción se determinó en un tercio de octava. La potencia del sonido del motor es tonal y los resultados se puede interpretar más fácil en las bandas de tercio de octava. Se determinó la rms de banda estrecha de potencia acústica, tanto para la fuente, y la fuente con el recinto. El espectro de potencia de sonido para cada caso se convirtió en dB y luego con ponderación. Después de esto, los datos de banda estrecha ponderado resultante se convierte de nuevo a una magnitud y resumió en bandas de tercio de octava o totalizó con el fin de obtener el un tercio de octava dBA banda A-ponderada o dBA total, respectivamente. La pérdida de inserción es la diferencia entre el tercio de octava o la energía del sonido en general con y sin el recinto. Es notable que la diferencia entre A-ponderado pérdida de inserción y no ponderada en bandas de tercio de octava es insignificante. Sin embargo, A-ponderación puede afectar significativamente la pérdida global de inserción. La pérdida global de inserción se define como la diferencia de potencia acústica 800

1000

total con y sin la carcasa.

Frecuencia (Hz) Fig. 7. Comparación de la pérdida de inserción medidas y simuladas con dos aberturas.

por el BEM. El uso de la simulación BEM, un ingeniero puede minimizar el riesgo de la caja amplificar la fuente en tonos de baja frecuencia de la fuente. Este efecto se predice para la frecuencia de Helmholtz (o modo de alojamiento primera) para una sola abertura, así como para las resonancias posteriores. Además, la simulación BEM predice correctamente que el área abierta adicional reduce tanto los picos positivos y negativos en la pérdida de inserción.

3. Estudio de sensibilidad Tras la validación del modelo, un estudio de sensibilidad se realizó para examinar varios factores que podrían afectar el desempeño de un recinto. El BEM se utilizó para simular tanto la fuente y el recinto. Los parámetros de diseño investigados tamaño de la caja incluida, abriendo tamaño, la ubicación, la cobertura de la absorción, la absorción y la colocación de apertura.

Se consideraron dos fuentes; una fuente monopolo punto y el motor más realista. Para la fuente monopolar, se asumió una potencia de sonido de la fuente de banda ancha de 1W. Fig. 8 muestra una fotografía de la fuente de motor diesel considerado. La condición de motor en marcha era de 2000 RPM sin carga. Las mediciones de vibración se hicieron sobre una rejilla de elementos en la superficie del motor. La longitud de cada elemento fue de aproximadamente 5 cm, lo que resulta en 1814 nodos. Las aceleraciones medidas se convirtieron a velocidades que eran a su vez se utiliza como la condición de entrada de la velocidad límite. La potencia acústica calculada se compara con la medición de hasta 1200 Hz con una buena concordancia.

Fig. 9 muestra la malla de recinto con motor en el interior. La apertura para el caso de referencia se pone de relieve. Los paneles sombreadas indican ubicaciones para aberturas adicionales o para la colocación de la absorción. La longitud máxima de los elementos de contorno fue de 50 mm. La malla debe ser apropiada hasta 1140 Hz basado en los seis elementos por regla longitud de onda de pulgar. Consulte la Ref. [26] para una discusión global sobre la aplicación y validez de la regla.

Había dos planos absorbentes situados dentro de los límites de la fuente de motor para evitar la no existencia di fi cultad [18] . Por experiencia, los autores han encontrado que un pequeño ingreso real, funciona bien (0,001-0,005 Rayls-1). Esta es una conocida di fi dif para los problemas de la radiación de un contorno cerrado si se utiliza el BEM indirecta.

La absorción se encuentra en las paredes del recinto interior se simuló por medio de una condición límite de impedancia local. Impedancia para una fibra de 1 pulgada se mide y se utiliza en el modelo. Todos los nodos del recinto no asignado una impedancia se supone que ser rígido. El recinto predeterminado que se utiliza tanto para las fuentes monopolo y del motor (que se muestra en Fig. 9 ) Fue elegido para representar un recinto que pueda ser utilizado en la industria. Las dimensiones de la carcasa de (1% 0,85% 0,60 m 3) fueron elegidos para ser ligeramente más grande que las dimensiones del motor diesel (0,93% 0,77% 0,52 m 3). El motor ocupaba aproximadamente el 30% del volumen de la caja. El recinto tiene una sola abertura en la parte trasera que da cuenta de la izquierda 5,9% de la superficie total. La absorción se añadió a cada uno de los otros nueve paneles de la carcasa como se indica en Fig. 9 , Que representa alrededor del 53% de la superficie total. La fuente se coloca en el centro del recinto.

3.1. el tamaño del recinto

El primer factor examinado fue el tamaño de la caja. A menudo es deseable que el tamaño de la caja se minimiza debido a las preocupaciones de embalaje. Con el fin de estudiar este factor, el recinto fue escalado

Absorción alineado paneles (sombreada)

Apertura

Posterior

Frente

Izquierda

Fig. 8. motor Diesel que muestra la rejilla de medición.

Fig. 9. Enclosure BEM malla con fuente de motor en el interior.

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tabla 1 Efecto del tamaño de la caja sobre la pérdida de inserción A-ponderada global (dBA). pérdida de inserción global con ponderación A (dBA) de fuente

1% 2% 3% 4% 10%

puntual

fuente del motor

10.3 10.2 10.2 10.2 10.2

10.4 9.8 10.9 11 10.3

con respecto al valor predeterminado, cierre de los casos fi tting. El área de superficie de las aberturas y la absorción también se escalaron en consecuencia para que su tamaño relativo se mantuvo proporcional al caso por defecto. El tamaño de la fuente se mantuvo la misma en cada caso. valores generales de la pérdida de inserción con ponderación A se indican en tabla 1 . Tenga en cuenta que la pérdida global de inserción de la carcasa es relativamente insensible al volumen de la caja o de la geometría de la fuente. Sin embargo, el tamaño de la caja afecta a las frecuencias para los modos de alojamiento que conducen a la pérdida de inserción negativa. Un tercio resultados de pérdida de inserción de banda de octava se muestran en la Higos. 10 y 11 para una fuente puntual y el motor, respectivamente. Para ambas fuentes, es evidente que el recinto amplifica el sonido en resonancias del recinto de baja frecuencia, donde el revestimiento de absorción no es eficaz. La pérdida de inserción se representa gráficamente frente a la cantidad adimensional ka, dónde k es el número de onda, y una es la distancia diagonal a través de la carcasa. Darse cuenta de ka para la resonancia primera es insensible al tamaño recinto o geometría de la fuente.

La pérdida de inserción (dBA)

volumen Encoure (en relación con el más pequeño)

30 20 1X 2X 0 10

3X 4X 10X

- 10 - 20

10

0

20

30

40

50

60

70

ka Fig. 11. Efecto del volumen del recinto en la pérdida de inserción para una fuente de motor. La pérdida de inserción se representa gráficamente frente ka dónde k es el número de onda y una es la distancia diagonal a través de la carcasa.

3.2. tamaño de la abertura

Para estudiar los efectos de la tamaño de la abertura, el recinto por defecto se ajusta de modo que el área de la abertura era variado. El tamaño de la abertura se midió como un porcentaje de la superficie total del recinto. Un recinto típico motor permitirá que para un tamaño de apertura de 5-15% para la ventilación y refrigeración. Sin embargo, las aperturas de hasta el 25% fueron considerados en este estudio. Por consistencia, la parte superior, inferior, frontal y paneles traseros estaban alineados. El posicionamiento de la abertura permaneció en la ubicación que se muestra en Fig. 9 para los casos de tamaño de abertura de 1% y 4%. Para el caso de tamaño de la abertura 8%, las aberturas se encuentran en dos lados de la carcasa. Entonces, para los casos de tamaño de abertura de 15% y 25%, se utilizaron cuatro aberturas separadas.

La frecuencia de resonancia de Helmholtz se puede expresar como

r F timón ¼ do

2 pag

ffiffiffiffiffiffiffi re 2 Þ

S

L0 V

dónde S es el área de la abertura, L 0 es la longitud efectiva de la abertura, y V es el volumen. Si cada dimensión característica de la carcasa y la abertura se escalan por un factor de segundo, la frecuencia de Helmholtz del recinto reducido ( F s) se puede expresar en términos de la frecuencia de Helmholtz sin escala ( F o) como

Fs¼ 1

La pérdida global de inserción se indica en Tabla 2 . Como se esperaba, el tamaño de la abertura en el recinto fi significativamente modi fi ca el rendimiento. Incluso un pequeño aumento en el tamaño de la abertura puede alterar el rendimiento general en varios dB. Sin embargo, los resultados también indican que la pérdida global de inserción está sólo ligeramente degradada por el aumento del tamaño de origen desde un monopolo de un motor. Higos. 12 y 13 ilustrar el tercio pérdida de inserción de banda de octava para la fuente puntual y el motor, respectivamente. Un aumento de tamaño de la abertura se desplaza el primer recinto de resonancia a frecuencias más altas. También es de destacar que la pérdida de inserción negativo es más de banda ancha a medida que aumenta el tamaño de la abertura. Esto puede atribuirse al cambio en la impedancia de la abertura.

re 3 Þ

segundo F o

Si el área de apertura de la carcasa S se escala por un factor de

do, L 0 será escalado por ffiffiffi

pag . La frecuencia de Helmholtz del recinto reducido Esto sería similar, sea el caso si el recinto es aproximar como un tubo de cuarto de onda. Los resultados mostrados en Higos. 10 y 11 son consistentes con las ecuaciones. (2) y (3) .

do

( F s) se puede expresar en términos de la frecuencia de Helmholtz sin escala ( F o) como pag F o

re 4 Þ

4

F s ¼ ffiffiffi do

La pérdida de inserción (dBA)

Los resultados en Higos. 12 y 13 son consistentes con la Ec. (4) . 3.3. posición de apertura

30

A menudo, se requiere un tamaño mínimo de apertura para los propósitos de ventilación, pero

20

esta abertura puede ser posicionado en diferentes lugares. 10

Tabla 2 1X 2X 3X 4X

- 10 0

Efecto del porcentaje de área abierta en la pérdida de inserción A-ponderada global (dBA). Tamaño de la abertura (%)

pérdida de fuente fuente del motor puntual de inserción global con ponderación A (dBA)

1

15.4

13.2

4

10.7

9.4

8

8.3

6.9

15

5.2

5.4

20

4.4

4.3

25

4.0

3.1

10X - 20 0

10

20

30

40

50

60

70

ka Fig. 10. Efecto del volumen del recinto en la pérdida de inserción para una fuente puntual. La pérdida de inserción se representa gráficamente frente ka dónde k es el número de onda y una es la distancia diagonal a través de la carcasa.

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1% 4%

15%

La pérdida de inserción (dBA)

La pérdida de inserción (dBA)

8% 40 20%

30

25% 20 10 - 10 0 - 20

100

10

20

10 Posterior izquierdo

- 10 0 Frontal derecho

1000

Posterior Superior

- 20

Frecuencia (Hz)

100

10

Frecuencia (Hz)

1000

Frontal

Fig. 12. Efecto del porcentaje de área abierta en la pérdida de inserción para una fuente puntual.

Fig. 14. Efecto del recinto apertura de la oficina en la pérdida de inserción para una fuente de motor diesel.

3.4. la cobertura de la absorción

La pérdida de inserción (dBA)

1%

20

4%

Si se aumenta el área de cobertura de absorción, la pérdida de inserción aumenta. Los

8%

resultados de pérdida de inserción que se muestran en Tabla 4 confirman esta expectativa. Los

15%

resultados se muestran para la fuente de motor, y cuatro diferentes niveles de cobertura absorción en La Fig. 15 . Observe que el aumento de la superficie de absorción es ineficaz por debajo de 500 Hz, donde el ciente absorción coef fi es baja. Además, las resonancias de baja frecuencia del recinto no

20%

15

25% 10

se ven afectados por el aumento de la cobertura de la absorción.

05 -5

3.5. ubicación absorción - 10

100

10

1000 Los resultados mostrados en Tabla 5 ilustrar que el cambio de la ubicación del material

Frecuencia (Hz)

absorbente dentro de la carcasa del motor tiene un efecto mínimo sobre la pérdida global de Fig. 13. Efecto del porcentaje de área abierta en la pérdida de inserción para una fuente de motor.

Cuatro sitios de apertura diferentes fueron considerados y los resultados globales de pérdida de inserción se muestran en la Tabla 3 para las fuentes puntuales y de motor. Es notable que la excitación del motor no es espacialmente uniforme. La mayor parte del ruido se irradia desde la cubierta frontal y el bloque motor con muy poca radiación fuera de la parte trasera del motor (el top,

inserción. En este caso, se utilizó la misma cobertura de absorción (5,9%) para cada caso y la ubicación

Tabla 4 Efecto de la cobertura de la absorción sobre la pérdida de inserción A-ponderada global (dBA). la cobertura de absorción (%)

pérdida de inserción global con ponderación A (dBA) de fuente

fuente del motor

puntual

frontal y trasera del motor se indican en Fig. 9 ). En consecuencia, la pérdida de inserción total ( Tabla

6

0.1

4.8

3 ) Es mayor si la abertura se coloca hacia la parte trasera de la carcasa para el motor. Sin embargo,

18

8.6

7.7

la ubicación de apertura para una fuente monopolo es menos importante. Los resultados sugieren que la ubicación de apertura es un importante factor de diseño si la fuente es direccional.

25

8.9

8.2

31 50

9.5 10.5

8.1 10.1

Tabla 3 Efecto de la apertura de la oficina en la pérdida de inserción A-ponderada global (dBA).

apertura ubicación

Izquierda trasera Trasera derecha

Frente superior frontal

pérdida de inserción global con ponderación A (dBA) de fuente puntual

fuente del motor

10.6 10.6 11.8 11.7

10.4 10.1 7.1 6.0

La pérdida de inserción (dBA)

La Fig. 14 muestra el tercio pérdida de inserción de banda de octava para la fuente de motor. Observe que la frecuencia de resonancia recinto primera no se ve afectada por la posición de apertura.

6% 18% 20

25% 31%

10

50%

- 10 0

- 20 10

100

Frecuencia (Hz)

Fig. 15. Efecto de la cobertura de la absorción sobre la pérdida de inserción para una fuente de motor diesel.

1000

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Tabla 5

Reconocimiento

Efecto de la ubicación de absorción sobre la pérdida de inserción A-ponderada global (dBA).

ubicación absorción

pérdida de inserción global con ponderación A (dBA) Motor de origen

Frente derecho

3.9 5.0 4.6 4.6 5.0

Trasera derecha

Frente superior frontal

La pérdida de inserción (dBA)

superior posterior

referencias [1] Ver IL. Recintos, cabañas y envolturas. En: Ver IL, Beranek LL, editores. ruido y la ingeniería de control de vibración. Principios y aplicaciones. Hoboken (NJ): Wiley; 2006. p. 517-56. [2] Jackson RS. Algunos aspectos de la actuación de protecciones acústicas. J Sound Vib 1966; 3 (1): 82-94. [3] Cimientos Fahy F. de la acústica de ingeniería. Londres, San Diego: Academic Prensa; 2001. [4] Junger MC. La transmisión de sonido a través de un recinto elástico acústicamente acoplado a una fuente de ruido. ASME Paper No. 70-WA / DE-12; 1970. [5] Tweed LW, Árbol DR. Tres métodos para la predicción de la pérdida de inserción de cierre fi recintos tting acústicos. Control de ruidos Eng J 1978; 10: 74-9. [6] Oldham DJ, Hillarby SN. El rendimiento acústico de la pequeña cerca de fi tting recintos. I. Los modelos teóricos. J Sound Vib 1991; 150: 261-81. [7] Oldham DJ, Hillarby SN. El rendimiento acústico de la pequeña cerca de fi tting recintos. II. Investigación experimental. J Sound Vib 1991; 150: 283-300. [8] Agahi P, Singh UP, Hetherington JO. predicción numérica de la pérdida de inserción para pequeños recintos rectangulares. Control de ruidos Eng J 1999; 47 (6): 201-8. [9] Lyon RH. La reducción de ruido de recintos rectangulares con una pared flexible fl. J

Frontal derecho

20

Posterior derecho

10

Frontal Superior

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Frontal Superior

- 10 0 Posterior

- 20 10

Los autores agradecen el apoyo del Consorcio vibro-acústica.

100

1000

Frecuencia (Hz)

Fig. 16. Efecto de la ubicación de absorción sobre la pérdida de inserción para una fuente de motor diesel. 386

se varió. Los resultados sugieren que el campo de sonido en el interior del recinto cerca fi tting es fi cientemente reverberante de tal manera que el efecto de cambiar la ubicación de absorción es mínima. La Fig. 16 muestra la correspondiente un tercio del espectro de banda de octava. Observe que las frecuencias de resonancia de la caja no se ven afectados por la colocación del revestimiento absorbente.

4. Conclusión En este trabajo se ha documentado una BEMmodel para los recintos parciales. El modelo se basa en el enfoque variacional indirecta y se restringió a la ruta de acceso directo en el aire a través de las aberturas. Sin embargo, se demostró que el acoplamiento estructural-acústico solamente se vio afectado el rendimiento recinto a bajas frecuencias. El modelo fue validado por un recinto con una sola abertura y también para dos aberturas. Resultados compararon favorablemente con la medición.

Un estudio de sensibilidad para el camino directo en el aire se realizó para examinar varios parámetros que podrían afectar el desempeño de un recinto del motor. El estudio se realizó utilizando la simulación BEM y sólo se consideró el camino directo en el aire. Se encontró que los factores primarios que afectan a la pérdida global de inserción eran del tamaño de las aberturas, la cantidad de absorción, y la ubicación de la fuente respecto a la abertura. La simulación BEM también demostró que recintos pueden amplificar el sonido en las frecuencias bajas, pero que las frecuencias de resonancia se podría predecir y, por tanto evitarse. Los factores que más afectaban a la banda de frecuencia de pérdida de inserción negativo eran del tamaño recinto y tamaño de la abertura.

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