مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

افت انتقال صوت در پوسته های استوانه ای ساندویچی سه جداره در حضور جریان خارجی

نویسندگان
1 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی
2 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
3 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
در این پژوهش با تعمیم تئوری‌های موجود جهت پیش‌بینی افت انتقال صوت در پوسته‌های استوانه‌ای دو جداره طویل با لایه میانی متخلخل، افت انتقال صوت در پوسته‌های استوانه‌ای ساندویچی سه جداره در حضور جریان سیال خارجی به صورت تحلیلی محاسبه می‌گردد. تئوری لاو جهت بیان معادله‌های حاکم بر حرکت پوسته استوانه‌ای سه جداره همسانگرد و نازک و روش لی بر پایه تئوری بایو برای مدلسازی انتشار موج در ماده متخلخل به کار گرفته می‌شوند. مسئله ارتعاشات-صوت برای پیچیده‌ترین ساختار از پوسته استوانه‌ای ساندویچی سه جداره فرمولبندی شده و در کنار شرایط مرزی مناسب و با استفاده از روش ماتریس انتقال حل می‌گردد. کل افت انتقال صوت در یک میدان صوتی پخشنده با در نظر گرفتن اثر انعکاس داخلی امواج محاسبه شده و نتایج اعتبارسنجی می‌شوند. سپس نتایج افت انتقال صوت در پوسته استوانه‌ای سه جداره با مدل مشابه دو جداره و هم وزن مقایسه می‌گردد. نتایج به طور کلی عملکرد بهتر مورد سه جداره را در عایق‌بندی صدا خصوصاً در طیف فرکانس‌های نسبتاً بالا و بالا نشان می‌دهند. به علاوه، ده ساختار مختلف که شامل کوپلینگ‌های گوناگون بین دیواره‌های پوسته و لایه‌های متخلخل است، در نظر گرفته شده تا اثر ساختارهای مختلف پوسته ساندویچی بر خواص انتقال صوت به صورت کامل بررسی گردد. نشان داده می‌شود ساختاری که تعداد بیشتری از شکاف‌های هوا را در خود جای داده است، عملکرد بهتری در کاهش انتقال صوت به داخل سیستم تقریباً در سراسر بازه فرکانسی دارد. همچنین اثرات جریان سیال خارج از استوانه و زاویه سمتی بر افت انتقال صوت بررسی می‌گردد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Sound transmission loss through triple-walled sandwich cylindrical shells in the presence of external flow

نویسندگان English

Ali Asghar Jafari 1
Masoud Golzari 2
Mohammad Saeid Jafari 3
1 Faculty of Mechanical Engineering, K.N. Toosi University of Technology
2 PhD Candidate, Faculty of Mechanical Engineering, K.N. Toosi University of Technology
3 MSc Student, Faculty of Mechanical Engineering, K.N. Toosi University of Technology
چکیده English

In the present study, the available methods of predicting the sound transmission loss through infinitely long double-walled cylindrical shells with porous layer are developed to analytically compute the sound transmission loss in triple-walled sandwich cylindrical shells in the presence of an external fluid flow. Loves’ shell theory and Lee’s method based on Biot’s theory are used to describe the motions of thin isotropic triple-walled cylindrical shell and wave propagation in the porous media, respectively. The vibro-acoustic problem for the most complicated configuration of the triple-walled sandwich cylindrical shell is formulated and solved by the transfer matrix method with appropriate boundary conditions. The total transmission loss in a diffuse field is calculated and validated by considering the effect of total internal reflection. Then the transmission loss of triple-walled cylindrical shell is compared with its double-walled counterpart of the same weight. The results generally show a superior performance in sound insulation for the case of triple-walled shell, considerably at mid-high and high frequency regions. Moreover, ten typical configurations, which involve different coupling methods between the walls and porous layers, are considered to completely study the effect of various configurations on the sound transmission properties. As will be shown, a configuration with the largest number of air gaps in its structure provides better performance in sound transmission reduction almost at the entire frequency range. The effects of external fluid flow and azimuthal angle are also studied on the sound transmission loss.

کلیدواژه‌ها English

Sound transmission loss
Triple-walled cylindrical shell
Porous layer
External flow
Diffuse sound field