Fluido 445- Aprile 2022

21 fluidotecnica 445 • aprile 2022 I regolamenti governativi richiedono che le attrezzature industriali rispettino un li- vello massimo di rumore per proteggere i lavoratori ed evitare un disturbo eccessivo nelle aree residenziali. Generalmente, il rumore generato dai ventilatori rotanti è il fattore dominante del rumore comples- sivo di funzionamento delle attrezzature. L’industria dei macchinari pesanti e le industrie che si stanno convertendo a fonti di energia elettrica, hanno bisogno di analizzare attentamente l’acustica dei ventilatori. Nell’industria automobilistica, per esempio, l’aumento dell’elettrificazio- ne dei veicoli richiede una solida analisi del rumore dei ventilatori per aiutare a prevenire l’eccessivo rumore di funziona- mento. In definitiva, la sfida è che l’aria debba essere mossa in modo silenzioso ed efficiente. I test fisici in una camera anecoica possono risultare lunghi e costo- si, ritardando potenzialmente lo sviluppo del prodotto. Spesso il rumore eccessivo di una ventola viene scoperto solo in uno scenario di test del prototipo e i risultati dei test di riferimento possono fornire informazioni fuorvianti, poiché il carattere acustico di un componente rotante cambia una volta installato. Approccio basato sulla simulazione L’analisi basata sulla simulazione, a diffe- renza dei test fisici, può fornire sia previsio- ni rapide ed accurate dei livelli di rumore aeroacustico sia informazioni dettagliate sulle sorgenti di rumore e sui percorsi di propagazione. Altair CFD è la soluzione per l’acustica dei ventilatori installati, cal- colando direttamente il campo convettivo e altri punti chiave di interesse. Il solutore Lattice Boltzmann (LBM) di Altair è per- fetto per la comprensione del rumore dei ventilatori grazie a caratteristiche quali l’aerodinamica esterna ad alta fedeltà, la mesh automatica e l’analisi efficiente dei risultati. Nell’esempio seguente, le prestazioni a- eroacustiche di un ventilatore sono state simulate con una velocità di rotazione e un diametro simili a quelli di un venti- latore comunemente usato nei camion commerciali. È stato posizionato un mi- crofono a 7 m dalla sorgente di rumore in un ambiente semi-anecoico e sono stati analizzati 0,75 s di dati acustici. È fondamentale che la frequenza di cam- pionamento sia corretta e raccolta nella fase giusta della simulazione. Quando si raccolgono questi dati, una dellemaggiori sfide è la complessità della macchina, poiché ci sono molti punti da cui le onde acustiche possono propagarsi e riflettere. Simulare direttamente i fenomeni convet- tivi di questo processo è quindi il modo più accurato per comprendere appieno le prestazioni aeroacustiche del ventilatore. Come mostrato nel grafico, i risultati della simulazione (mostrati in blu) seguono be- ne i dati del test fisico (mostrati in grigio). Lo stesso processo può essere applicato a un ventilatore per condizionatori d’aria (Hvac). Un tipo di ventilatore completa- mente diverso che viene usato tipicamente nei sistemi di riscaldamento e ventilazione delle automobili. In questo caso, il sistema della ventola è costituito da circa 40 pale con uno spessore di circa 0,5 mm. So- no stati posizionati dei microfoni intorno al gruppo della ventola, come mostrato nell’immagine, ed è stata impostata una simulazione per replicare il test il più ac- curatamente possibile. Il grafico mostra in nero 30 s di dati del test confrontati con un secondo di dati di simulazione, mostrati in rosso. Viste le differenze significative nel campionamento del segnale, i dati ottenuti dalla simulazione contengono più rumore rispetto al test. Questa simulazione è stata impostata per minimizzare il tempo di esecuzione, dato che c’era un interesse specifico per le frequenze sotto i 2.500 Hz. La frequenza di passaggio della lama di 750 Hz è stata catturata insieme al livello di pressione sonora complessivo. Entrambi gli esempi dimostrano che Altair CFD può fornire agli utenti gli strumenti per analizzare accuratamente, attraverso Previsione aeroacustica del rumore in un ventilatore industriale. Comparazione tra dati sperimentali e simulazione aeroacustica.