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냉장고 내 냉기순환용 축류홴에 의한 내부 블레이드-통과-주파수 소음 예측
Computation of Internal BPF Noise of Axial Circulating Fan in Refrigerators 원문보기

한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, v.19 no.5 = no.146, 2009년, pp.454 - 461  

이승엽 (부산대학교 공과대학 기계공학부) ,  허승 (부산대학교 공과대학 기계공학부) ,  정철웅 (부산대학교 기계공학부) ,  김석로 (LG전자 디지털어플라이언스 사업본부 냉장고 사업부) ,  서민영 (LG전자 디지털어플라이언스 사업본부 냉장고 사업부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Internal aeroacoustics of an axial fan used for circulating cold air in refrigerators are computed by using the hybrid method where CFD, acoustic analogy and BEM techniques are utilized. The unsteady flow field around the axial fan is predicted by solving the incompressible RANS equations with the c...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 비슷한 분석을 통하여 BPF소음의 두 번째 조화성분까지 음원 시간의 차이를 무시할 수 있다는 것을 확인할 수 있다. 따라서 이 논문에서는 BPF 소음의 두 번째 조화성분까지 홴 날개 위의 모든 격자 좌표값을 평균한 위치에서 점음원으로 모델링하여 소음을 예측하였다. 날개의 궤적을 따라가면서 날개가 유체에 작용하는 힘의 시간에 대한 변화를 Fig.
  • 냉장고 후면에 위치한 증발기로부터 수직으로 공기를 끌어올려 수평으로 냉장실과 냉동실로 이송하는 모델과 비교하여 홴의 요구 유량조건이 좀 더 가혹하여 특히 이 모델에서 홴 소음의 전체 냉장고 소음에 대한 기여가 큰 것으로 나타났다. 따라서 이 연구에서는 본격적인 저소음 홴의 개발 이전에 홴에 의한 냉장고 내부 유동소음을 정확히 예측할 수 있는 방법을 개발하는 것을 목표로 두었다. 또한 개발한 방법의 민감성을 조사하기 위하여 Fig.
  • 이 논문에서는 냉장고의 냉기 순환을 위한 축류홴의 내부유동소음을 예측하기 위하여 CFD와 음향상 사법 그리고 경계요소법(boundary element method, 이하 BEM)을 결합한 복합방법을 제시하였다. 축류홴을 포함하는 덕트 내의 비정상유동을 비압축성 Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS) 방정식을 CFD방법을 이용하여 예측하고, 예측한 유동장 정보에서 음향상사법에 기반하여 소음원을 모델링한다.
  • 그러나 수정 모델의 두번째 BPF 조화성분의 소음레벨은 원래 모델 보다 약 7 dB(A) 더 높음을 알 수 있다. 지지대 개수에 따른 유동소음의 변화에 대한 예측 결과는 이 연구에서 제시한 방법이 저소음 설계 도구로서의 잠재적인 가능성을 제시한다.

가설 설정

  • 하지만 축류홴의 경우 날개에 의한 이중극 소음원의 기여도가 사중극 소음원보다 크다고 알려져 있다. 따라서 이 연구에서는 이중극 소음원만 고려하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
유동소음을 해석하는 방법 중 음향장의 유동장에 대한 영향을 무시할 수 있다는 가정하에 유동장과 음향장을 따로 분리해서 해석하는 복합방법은 어떻게 구성되나? 이에 대한 대안으로써 두 번째 방법은 음향장의 유동장에 대한 영향을 무시할 수 있다는 가정하에 유동장과 음향장을 따로 분리해서 해석하는 복합방법(hybrid method)이다. 이 방법은 전산유체역학(computational fluid dynamics, 이하 CFD) 같은 유동장 해석 도구를 이용하여 비정상유동장의 정보를 얻은 다음 음향상사법(acoustic analogy), Kirchhoff 적분법과 같은 음향모델링 방법을 활용하여 음향장을 해석하는 순차적 단계로 구성된다.
냉장고에서 사용하는 홴은 어떻게 분류될 수 있나? 냉장고에서 사용하는 홴을 그 용도별로 세분하면 압축기를 냉각시키기 위하여 사용하는 냉각용홴과 증발기로부터 냉기를 냉동실과 냉장실로 운반하는 순환용 홴으로 분류할 수 있다. 이와 같이 홴은 냉장고에서 중요한 부품이지만 압축기와 함께 냉장고 전체에서 주요한 소음원으로 작용한다.
대형 냉장고에 사용되는 순환용 홴이 가지는 문제점은? 이와 같이 홴은 냉장고에서 중요한 부품이지만 압축기와 함께 냉장고 전체에서 주요한 소음원으로 작용한다. 특히 대형 냉장고에 사용되는 순환용 홴은 고유량을 제어하기 위하여 고속 회전을 하게 되고 이러한 고속회전 홴은 유동소음문제를 야기하게 된다. 따라서 냉장고의 초기 설계단계에 저소음 설계를 위한 체계적 해석방법은 현장에서 매우 시급하다.
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참고문헌 (9)

  1. Jeon, W.-H., Chung, K. H. and Lee, D. J., 2001, “Application of Flow and Noise Analysis Program Considering Case,” Journal of KSNVE, Vol, 11, No. 1, pp. 5-14 

  2. Lee, S. G. and Lee, J. H., 2001, “Noise Optimization of Axial Fan Using Surface Response Method,” Journal of KSNVE, Vol. 11, No. 1, pp. 21-25 

  3. Jeon, W.-H., Baek, S.-J. and Kim, C.-J., 2002, “A Numerical Study on the Generation of Aeroacoustic Sound from Sirocco Fans,” Transactions of Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 12, No. 1, pp. 42-47 

  4. Moon, Y. J., Cho, Y. and Nam, H.-S., 2003, “Computation of Unsteady Viscous Flow and Aeroacoustic Noise of Cross Flow Fans,” Computers & Fluids, 32, pp. 995-1015 

  5. Ryu, J. W., Cheong, C., Kim, S. T. and Lee, S. G., 2005, “Computation of Internal Aerodynamic Noise from a Quick-opening Throttle Valve Using Frequency-domain Acoustic Analogy,” Applied Acoustics, Vol. 66, pp. 1278-1308 

  6. Lee, S., Lee, G.-S., Heo, S. and Cheong, C., 2008, “Computation of Internal Aeroacoustics of Centrifugal Fan for Icing in Refrigerator,” 15th International Congress of Sound and Vibration, Daejeon, Korea, pp. 380-386 

  7. Lighthill, M. J., 1952, “On Sound Generated Aerodynamically, I. General Theory,” Proc. Roy. Soc. Vol. 211A, pp. 564-587 

  8. Curle, N., 1955, “The Influence of Solid Boundaries on Aerodynamic Sound,” Proc. Roy. Soc. Vol. 231A, pp. 505-514 

  9. Lowson, M. V., 1965, “The Sound Field for Singularities in Motion,” Proc. Roy. Soc. Vol. 286A, pp. 559-572 

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