دانشگاه آزاد اسلامی

واحد الیگودرز

دانشکده مهندسی مکانیک

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد فنی مهندسی

در رشته مهندسی مکانیک

گرایش ساخت و تولید

عنوان :

طراحی و بهینه سازی صداگیرها در سامانه تهویه هوای مترو

استاد راهنما :

دکتر محمد مراد شیخی

 

چکیده

رشد و گسترش شهرها و توسعه زندگی شهرنشینی نیازمند زیرساخت های به روز و قابل توسعه است. سیستم‌های حمل و نقل از جمله زیرساخت های اساسی در شهرها محسوب می شوند که از این میان ایجاد و توسعه شبکه های مترو بدلیل ظرفیت بالای حمل مسافر، سرعت جابجایی بالا، انطباق با استاندارهای زیست محیطی و عدم آلایندگی از اهمیت غیرقابل انکاری برخوردار است. یکی از بحث های اساسی در ایجاد و گسترش شبکه های مترو موضوع تهویه مطبوع تونل‌ها و ایستگاه های مترو است. در این سیستم ها معمولاً وظیفه حرکت و عبور جریان هوا از میان کانال های حفر شده بر عهده  فن‌ها می باشد و این عبور هوا از میان این کانال ها غالباً با ایجاد صدا همراه است که در صورت عدم کنترل این صدای ایجاد شده ، آلودگی صوتی به یک مشکل اساسی تبدیل می شود. بعلاوه شرایط محیطی متفاوت اقلیم های مختلف، باعث شده است تا بسیاری از مواد و روش های پیشنهادی کارایی چندانی با تغییر شرایط نداشته باشد. از این رو تلاش برای بومی سازی دانش صداگیرها بعنوان هدف اصلی در این پژوهش مورد نظر قرار گرفته است. بنابراین در پژوهش پیش رو تلاش می شود ضمن آشنایی کامل با موضوع آلودگی صوتی در سیستم های حمل و نقل زیرزمینی، انواع روش های کنترل و کاهش سروصدا مورد بحث و بررسی قرار گیرد و همچنین با اندازه گیری و بکارگیری روش های مهندسی معکوس طرح صداگیر مورد استفاده در یک کانال به همراه چهار نوع طرح پیشنهادی دیگر به وسیله نرم افزار سالید ورک طراحی و به وسیله نرم افزارهای گمبیت و فلوئنت جریان عبوری از میان صداگیرها شبیه سازی شد. همچنین با ارائه نتیجه هر طرح و مقایسه کلی بین نتایج یک طرح بهینه و جدید (با در نظر گرفتن تمام پارامترهای طراحی) به کسانی که در این زمینه خواهان پژوهش های بیشتر هستند معرفی گردید.

واژگان کلیدی: مترو ، تهویه مطبوع ، آلودگی صوتی ، صداگیر ، چیدمان ، شبیه سازی.

فهرست مطالب

چکیده…………………………………………………………………………………………………………….

فصل اول : اهمیت صدا در تهویه هوای مترو

1-1 آلودگی صوتی ………………………………………………………………………………………………………………………1

1-2 آکوستیک ایستگاه های مترو ……………………………………………………………………………………………………1

1-2-1 مدلسازی کامپیوتری …………………………………………………………………………………………………………..2

1-2-2 مطالعه بروی مدل های مقیاس …………………………………………………………………………………………….2

فصل دوم : بررسی مفهوم آلودگی صوتی و تشریح انواع روشهای جذب صوت

2-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………….4

2-2 صداچیست …………………………………………………………………………………………………………………………..4

2-3 فرکانس ……………………………………………………………………………………………………………………………….5

2-4 طول موج …………………………………………………………………………………………………………………………….6

2-5 انتشار صوت ………………………………………………………………………………………………………………………..6

2-6 ارتباط صوت و ارتعاش …………………………………………………………………………………………………………7

2-7 سروصدا ………………………………………………………………………………………………………………………………7

2-8 روش های مختلف کنترل و کاهش سروصدا …………………………………………………………………………….8

2-8-1 کنترل فعال ……………………………………………………………………………………………………………………..10

2-8-2 کنترل غیرفعال ………………………………………………………………………………………………………………..12

2-9 سایر روش های کاهش سروصدا …………………………………………………………………………………………..12

2-9-1 کنترل سروصدا در منبع ………………………………………………………………………………………………….. 13

2-9-2 نصب فن ها ……………………………………………………………………………………………………………………13

2-9-3 سرعت فن ……………………………………………………………………………………………………………………..14

2-9-4 لایه های لرزه گیر ……………………………………………………………………………………………………………14

2-10 معرفی مواد جاذب متخلخل ………………………………………………………………………………………………..15

2-10-1 مواد جاذب الیافی ………………………………………………………………………………………………………….16

2-10-2 صفحات دارای روزنه های میکرونی ………………………………………………………………………………..17

2-10-3 مواد جاذب هوشمند ………………………………………………………………………………………………………18

2-11 مطالعات موردی درباره مواد جاذب مختلف ………………………………………………………………………….19

فصل سوم : بررسی مواد مورد استفاده در یک پنل جاذب صوت و نحوه چیدمان آنها داخل یک کانال

3-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………..25

3-2 صداگیر چیست …………………………………………………………………………………………………………………..25

3-2-1 پشم سنگ ………………………………………………………………………………………………………………………26

3-2-1-1 ویژگیهای آگوستیکی ……………………………………………………………………………………………………28

3-2-1-2 مزایا و معایب و کاربردهای پشم سنگ …………………………………………………………………………..30

3-2-2 صفحات سوراخ دار …………………………………………………………………………………………………………31

3-2-3 صفحات بدون سوراخ ……………………………………………………………………………………………………..32

3-2-4 قوطی های فلزی …………………………………………………………………………………………………………….33

3-2-5 پرچ ها …………………………………………………………………………………………………………………………..33

3-3 نصب و چیدمان صداگیرها …………………………………………………………………………………………………..33

فصل چهارم : تئوری های حاکم بر نرم افزارهای مورد استفاده در این طراحی

4-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………..36

4-2 مختصری درباره نرم افزار فلوئنت …………………………………………………………………………………………37

4-3 معادلات حاکم بر نرم افزار فلوئنت ……………………………………………………………………………………….40

4-3-1 معادله پیوستگی ………………………………………………………………………………………………………………40

4-3-2 معادله اندازه حرکت خطی ……………………………………………………………………………………………….40

4-3-3 معادله انتقال یک کمیت اسکالر …………………………………………………………………………………………40

4-3-4 معادلات به فرم دیفرانسیلی ………………………………………………………………………………………………41

4-4 گسسته سازی ……………………………………………………………………………………………………………………..41

4-4-1 گسسته سازی معادله انتقال یک کمیت اسکالر به روش حجم محدود …………………………………….42

4-4-2 گسسته سازی معادله اندازه حرکت ……………………………………………………………………………………43

4-5 الگوریتم simple …………………………………………………………………………………………………………………44

4-6 درونیابی Rhie-Chow برای سرعت روی وجوه سلول …………………………………………………………….47

4-7 اعمال معادلات ……………………………………………………………………………………………………………………48

4-7-1 معادله مومنتم در مجاورت مرز ورودی ………………………………………………………………………………48

4-7-2 معادله مومنتم در مجاورت مرز خروجی …………………………………………………………………………….49

4-7-3 معادله مومنتم در مجاورت مرز دیوار ………………………………………………………………………………….50

4-8 حلال دستگاه ………………………………………………………………………………………………………………………51

فصل پنجم : ارائه نتایج تجربی طرح فعلی به همراه  طراحی و شبیه سازی نمونه ها توسط نرم افزار فلوئنت

5-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………..52

5-2 نتایج تجربی و اندازه گیری شده ……………………………………………………………………………………………52

5-2-1 محاسبه حجم مواد استفاده شده در نمونه فعلی …………………………………………………………………..52

5-2-2 اندازه گیری سرعت …………………………………………………………………………………………………………53

5-2-3 اندازه گیری فشار سیستم ………………………………………………………………………………………………….54

5-2-4 اندازه گیری فشار صوت سیستم ………………………………………………………………………………………..54

5-3 طراحی و شبکه بندی …………………………………………………………………………………………………………..55

5-4 شبیه سازی جریان ……………………………………………………………………………………………………………….58

5-4-3 شبیه سازی آکوستیک ………………………………………………………………………………………………………58

5-4-1 شبیه سازی سرعت ………………………………………………………………………………………………………….62

5-4-2 شبیه سازی فشار ……………………………………………………………………………………………………………..65

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید