Il rumore di ventilatori, eliche e rotori non è un fenomeno unico; agiscono insieme almeno due meccanismi, e confonderli porta a intervenire nel posto sbagliato.
Il rumore tonale
Picchi netti alla frequenza di passaggio pale e alle sue armoniche. La sorgente è l'esposizione periodica della distribuzione di pressione della pala a un osservatore. Un flusso in ingresso non uniforme lo rafforza: la pala è caricata in modo diverso a ogni giro.
Modi per ridurlo:
- Raddrizzare il flusso in ingresso. Una curva o un ostacolo a monte del ventilatore è la causa più comune di una componente tonale. Vedi la nota sul flusso secondario.
- Aumentare la distanza rotore-statore.
- Scegliere numeri di pale e di palette direttrici senza divisori comuni — altrimenti le interazioni si sovrappongono in fase.
- Dare freccia alle pale per distribuire nel tempo il passaggio.
Il rumore a banda larga
Una componente distribuita sull'asse delle frequenze, senza picchi. La sua sorgente è la turbolenza: fluttuazione del flusso in arrivo, strato limite sulla pala e vortici distaccati al bordo d'uscita.
I modi per ridurlo sono abbassare la velocità periferica (il più efficace, ma abbassa anche la capacità), le dentellature del bordo d'uscita e la riduzione del gioco all'apice. Il vortice di estremità è una sorgente comune di rumore e di perdita di rendimento.
Modellazione
La componente tonale si può calcolare dalla fluttuazione di pressione transitoria sulla pala, ottenuta da una soluzione a griglia scorrevole. Vedi la nota sulle macchine rotanti.
La componente a banda larga richiede di risolvere la turbolenza stessa; la RANS non può produrla. Vedi la nota su RANS/DES/LES.
In pratica la maggior parte degli studi industriali non punta a un livello sonoro assoluto; trova le sorgenti e migliora per confronto. Vedi la nota sul rumore nei condotti.
Riferimenti
- 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.
- International Towing Tank Conference. ITTC Recommended Procedures and Guidelines 7.5-03-02-03: Practical Guidelines for Ship CFD Applications. ITTC.