ضجيج المجاري وهبوط الضغط وجهان لشيء واحد

في منظومات التهوية تنشأ شكاوى الضجيج وهبوطُ الضغط المرتفع من المواضع نفسها عادةً: الانعطافات الحادة، والتضييقات المفاجئة، والمخمّدات المغلقة جزئيًا، والمراوح الموضوعة في غير موضعها.

والسبب مشترك. فحيث ينفصل الجريان ويولّد تذبذبًا، تتحول الطاقةُ الميكانيكية إلى حرارة (هبوط الضغط) وتُشِعّ تذبذباتُ الضغط (الضجيج).

نوعان من المصادر

ضجيج المروحة. مركّبة نغمية عند تردد مرور الريش ومركّبة عريضة النطاق. يحددهما عددُ الريش وسرعةُ الدوران؛ والخلوص بين لسان الحلزون والريشة يؤثر مباشرةً في المركّبة النغمية. انظر ملاحظة الآلات الدوارة.

الضجيج الناشئ عن الجريان. من الاضطراب عند المخمّدات والشبكيات والأكواع والتضييقات. ويتوقف على السرعة توقفًا شديدًا — فتوسيعُ مقطع المجرى يخفض السرعة ويقلّل الضجيج تقليلًا واضحًا.

كواتم الصوت ليست مجانية

يعمل كاتمُ الصوت بتضييق المقطع وإضافة مساحة، فيضيف هبوط ضغط. وإذا أجبرت هذه الخسارةُ الإضافية المروحةَ على الدوران أسرع ارتفع ضجيج المروحة وأُعيد جزءٌ من المكسب. ولذلك فتصميم كاتم الصوت حسابٌ جريانيّ بقدر ما هو صوتي.

نهج النمذجة

حلّ الضجيج مباشرةً — أي حساب موجات الضغط التي يولّدها الجريان — مكلف ويستلزم نهجًا محلّلًا للمقاييس.

وما يكفي عادةً في الممارسة الصناعية هو العثور على المصادر: فمناطقُ الطاقة الحركية الاضطرابية العالية وتذبذبِ السرعة هي مصادرُ الضجيج. ويمكن قراءة ذلك من حلّ RANS رخيص، وهو كافٍ لتوجيه التحسين الهندسي.

وإذا طُلب مستوى صوت مطلق لزم القياسُ أو تحليلٌ صوتي مفصّل؛ فقوةُ CFD المقارنة في هذا الموضوع تفوق قوتها المطلقة.

المراجع

1. ANSI/AMCA Standard 210 / ANSI/ASHRAE Standard 51 — Laboratory Methods of Testing Fans for Certified Aerodynamic Performance Rating. AMCA International / ASHRAE.
2. Spalart, P. R., Jou, W.-H., Strelets, M. & Allmaras, S. R. (1997). Comments on the feasibility of LES for wings, and on a hybrid RANS/LES approach. In Advances in DNS/LES, Greyden Press, Columbus, OH.