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[국내논문] 중고주파수 대역의 회전형 압축기 진동소음 해석
Vibration and Noise Analysis for Rotary Compressor in Medium-to-high Frequency Ranges 원문보기

한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, v.22 no.11, 2012년, pp.1033 - 1041  

권현웅 (Seoul National University Naval Architecture and Ocean Engineering) ,  송지훈 (Chonnam National University Department of Naval Architecture & Ocean Engineering) ,  홍석윤 (Seoul National University Naval Architecture and Ocean Engineering) ,  하종훈 (LG Electronics Inc.)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Power flow analysis(PFA) is introduced for solving the noise and vibration analysis of system structures in medium-to-high frequency ranges. The vibration analysis software, $PFADS_{C++}$ R4 based on power flow finite element method(PFFEM) and the noise prediction software, $NASPFA_{...

Keyword

#파워흐름해석법   #파워흐름유한요소법   #파워흐름경계요소법   #로터리콤프레셔  

AI 본문요약
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제안 방법

  • 이 논문에서는 파워흐름해석법을 이용하여 회전형 압축기의 진동∙소음해석 예측하고 분석하였다. 회전형 압축기의 주요 가진 원인 엔진에 의한 진동해석은 PFFEM을 이용하여 해석하였고, 그 결과를 이용하여 PFBEM의 경계조건으로 변환하였고, 소음해석을 수행하였다.
  • 이 논문에서는 파워흐름해석법을 이용하여 회전형 압축기의 진동∙소음해석 예측하고 분석하였다. 회전형 압축기의 주요 가진 원인 엔진에 의한 진동해석은 PFFEM을 이용하여 해석하였고, 그 결과를 이용하여 PFBEM의 경계조건으로 변환하였고, 소음해석을 수행하였다.
  • Figs. 1, 2를 통해 기존의 파워흐름유한요소법의 해석 결과를 방사소음해석에 적용하기 위해 연구된 파워흐름경계요소법과 진동에너지와 소음에너지의 연성관계식에 대해 신뢰성을 확보하였기에 회전형 압축기에 대해 적용하였다. Fig.
  • 회전형 압축기의 소음에 있어 accumulator의 연결 및 내부 형상이 큰 영향을 미치기 때문에(15) 해석 프로그램을 이용하여 회전형 압축기의 bracket과 holder의 위치에 따른 진동∙소음해석을 하였다. 
  • 이 논문에서는 파워흐름해석법을 이용하여 회전형 압축기의 수중방사소음해석을 수행하였다. 파워흐름유한요소법을 이용하여 회전형 압축기의 진동해석을 수행하였고, 그 결과값을 파워흐름경계요소법의 경계조건으로 적용하여 회전형 압축기의 방사소음해석을 수행하였다.
  • 이 논문에서는 파워흐름해석법을 이용하여 회전형 압축기의 수중방사소음해석을 수행하였다. 파워흐름유한요소법을 이용하여 회전형 압축기의 진동해석을 수행하였고, 그 결과값을 파워흐름경계요소법의 경계조건으로 적용하여 회전형 압축기의 방사소음해석을 수행하였다. 이를 위하여 이 연구자가 진동해석 결과로부터 수중방사소음해석을 하기 위한 경계조건을 얻기 위한 프로그래밍과 그 결과값을 이용하여 수중방사소음해석을 하기 위한 프로그램밍을 수행하였다.
  • 파워흐름유한요소법을 이용하여 회전형 압축기의 진동해석을 수행하였고, 그 결과값을 파워흐름경계요소법의 경계조건으로 적용하여 회전형 압축기의 방사소음해석을 수행하였다. 이를 위하여 이 연구자가 진동해석 결과로부터 수중방사소음해석을 하기 위한 경계조건을 얻기 위한 프로그래밍과 그 결과값을 이용하여 수중방사소음해석을 하기 위한 프로그램밍을 수행하였다.

대상 데이터

  • 7과 8은 회전형 압축기의 운행속도에 따른 소음 값을 계측 값과 해석 값을 비교한 결과이다. 실제 실험 및 계측은 LG전자에서 수행하였고, 반무향실에서 압축기의 앞과 옆에서 각각 1m 떨어진 지점에서 계측하였다. 푸른색 실선은 계측 값이고, 붉은색 점선은 PFA를 이용한 해석 값이다.

데이터처리

  • 해석 이론의 검증을 위하여 단순 평판 구조물에 대해서 기존의 상용프로그램 SYSNOISE와 비교하였다. Fig.

이론/모형

  • 1은 주파수가 1000 Hz일 때의 가로 세로 1m인 평판이 일정한 속도로 진동하고 있을 때 평판의 수직면에서의 방사소음 결과를 나타내고 있다. 평판이 진동하고 있을 때의 진동해석은 기존의 파워흐름유한요소법을 이용하여 평판의 표면에서의 진동에너지값을 구하였고, 진동에너지값과 이 논문에서 연구된 파워흐름경계요소법과 식 (17)을 이용하여 방사소음해석을 수행하였다. Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
저주파수 대역에서 선박의 진동소음해석에 일반적으로 사용되는 것은? 일반적으로 저주파수 대역에서의 선박의 진동소음해석에 사용되는 기법으로는 유한요소법(FEM)과 경계요소법(BEM) 등이 있다. 그러나 이들 해석기법들은 주파수가 증가할수록 구조물의 동적 응답을 충분히 표현하기 위해 해당 구조물을 더욱 세밀하게 요소 분할하거나 고차의 형상함수를 사용해야 하므로 시간과 비용의 문제가 발생한다.
선박 진동소음해성 중 고주파수 대역의 해석에 사용되는 방법은? 그리고 고주파수 대역의 해석에서는 통계적에너지해석법(SEA)이 비교적 널리 활용되고 있다. 통계적에너지해석법은 대상 구조물을 여러 개의 하부시스템으로 분리하고 각 시스템 간의 에너지의 전달관계를 고려하여 각 하부시스템의 응답을 예측한다.
유한요소법(FEM)과 경계요소법(BEM)의 단점은? 일반적으로 저주파수 대역에서의 선박의 진동소음해석에 사용되는 기법으로는 유한요소법(FEM)과 경계요소법(BEM) 등이 있다. 그러나 이들 해석기법들은 주파수가 증가할수록 구조물의 동적 응답을 충분히 표현하기 위해 해당 구조물을 더욱 세밀하게 요소 분할하거나 고차의 형상함수를 사용해야 하므로 시간과 비용의 문제가 발생한다.
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참고문헌 (15)

  1. Belov, V. D., Rybak, S. A. and Tartakovskii, B. D., 1977, Propagation of Vibrational Energy in Absorbing Structures, J. Soviet Physics Acoustics, Vol. 23, No. 1, pp. 115-119. 

  2. Nefske, D. J. and Sung, S. H., 1989, Power Flow Finite Element Analysis of Dynamic Systems : Basic Theory and Application to Beams, Journal of Vibration, Acoustics, Stress and Reliability in Design, Vol. 111, No. 1, pp. 94-100. 

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  3. Bouthier, O. M. and Bernhard, R. J., 1995, Simple Models of the Energetics of Transversely Vibrating Plates, Journal of Sound and Vibration, Vol. 182, No. 1, pp. 149-164. 

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  4. Bouthier, O. M. and Bernhard, R. J., 1995, Simple Models of Energy Flow in Vibrating Membranes, Journal of Sound and Vibration, Vol. 182, No. 1, pp. 129-147. 

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  5. Park, D.-H., Hong, S.-Y., Kil, H.-G. and Jeon, J.-J., 2001, Power Flow Model and Analysis of In-plane Waves in Finite Coupled Thin Plates, Journal of Sound and Vibration, Vol. 244, No. 4, pp. 651-668. 

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  6. Seo, S.-H., Hong, S.-Y. and Kil, H.-G., 2003, Power Flow Analysis of Reinforced Beam-plate Coupled Structures, Journal of Sound and Vibration, Vol. 259, No. 5, pp. 1109-1129. 

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  7. Lee, H.-W., Hong, S.-Y., Park, D.-H. and Kwon, H.-W., 2008, Energy Flow Boundary Element Method for Vibration Analysis of One and Two Dimension Structures, Shock and Vibration, Vol. 15, No. 1, pp. 33-50. 

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  8. Wohlever, J. C. and Bernhard, R. J., 1973, Mechanical Energy Flow Models of Rods and Beams, Journal of Sound and Vibration, Vol. 153, No. 1, pp. 1-19. 

  9. Cremer, L., Heckl, M. and Ungar, E. E., 1988, Structure-borne Sound, Springer-Verlay, New York. 

  10. Fahy, F., 1985, Sound and Structural Vibration : Radiation, Transmission and Response, Academic Press. 

  11. Song, J.-H. and Hong, S.-Y., 2008, Development of Compliant and Dissipative Joints in Coupled Thin Plates for Vibrational Energy Flow Analysis, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 18, No. 10, pp. 1082-1090. 

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  12. Hwang, D.-W., Hong, S.-Y., Seo, S.-H. and Kwon, H.-W., 2007, Transient Power Flow Analysis of Beam and Plate, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 17, No. 7, pp. 624-631. 

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  13. Lee, J.-Y., Kil, H.-G., Song, J.-H. and Hong, S.-Y., 2009, Power Flow Analysis of Vibration of a Plate Covered with a Damping Sheet, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 19, No. 5, pp. 530-536. 

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  14. Kim, S.-H., Hong, S.-Y., Kil, H.-G. and Song, J.-H., 2010, Vibro-acoustic Analysis of Adjoined Two Rooms Using 3-D Power Flow Finite Element Method, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 20, No. 1, pp. 74-82. 

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  15. Lee, U.-Y., Kim, B.-J. and Lee, J.-S., 2010, Design Optimization of an Accumulator for Noise Reduction of Rotary Compressor, Transactions of the KSME(A), Vol. 35, No. 7, pp. 759-766. 

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