تحلیل آکوستیک و نویز و ارتعاشات
تحلیل آکوستیک و نویز و ارتعاشات (NVH) در صنعت خودرو
در حال حاضر مطالعات و تحلیل آکوستیک و نویز NVH متمرکز بر قسمت شاسی و بدنه ی خودرو، صداهای داخلی و ارتعاشات مزاحم سرنشینان است؛ از طرفی تحقیقات بر روی فرآیندها و راهکارهایی که بتواند تعادلی بین آکوستیک و نویز یا NVH و دینامیک وسایل نقلیه (سواری و فرمان پذیری) فراهم کند، رو به گسترش است.
ابزارهای شبیه سازی عددی و آزمایشگاهی پیشرفته در زمینه ی تحلیل NVH، به عنوان پیش نیاز اساسی برای استفاده بهینه از زمان و سرمایه، کاهش دوره عیب یابی و پیش تولید و فاصله ی زمانی بین طرح و محصول نهایی مطرح می باشند.
ابزارهای شبیه سازی و تحلیل به کمک کامپیوتر (CAE) که در آنالیز و تحلیل نویز و ارتعاشات خودرو استفاده می‌شوند به شرح زیر هستند:
- توابع انتقال ارتعاشات و نویز
- آنالیز مودال / Modal analysis
- آنالیزهای سفتی دینامیکی و استاتیکی / Stiffness analysis
- آنالیز انرژی آماری / Statistical Energy Analysis
توابع انتقال نویز و ارتعاشات نشان می‌دهند که چگونه سیستم به نویز و ارتعاش در فرکانس‌های مختلف واکنش نشان می‌دهد. در این توابع، ورودی نشان‌دهنده نیروها یا تحریکات خارجی مانند ناهمواری جاده، ارتعاشات موتور، اتصالات سیستم تعلیق و غیره است که باعث ایجاد نویز و ارتعاشات در کابین خودرو می‌شوند. خروجی پاسخ صوتی و ارتعاشی در داخل کابین خودرو یا در مناطق خاص است.
درک این مفاهیم برای مهندسان خودرو حیاتی است تا خودرویی را طراحی کنند که استانداردهای راحتی و سطح صدا را برآورده کند. این توابع راهنمایی برای انتخاب مواد، طراحی ساختاری و سایر عوامل مؤثر بر عملکرد کلی دینامیکی و آکوستیکی یک وسیله نقلیه ارائه می‌دهند.
کمترین اثر مخرب ارتعاشات خودرو ممکن است بر خود خودرو باشد. ماهیت ارتعاش، حرکت رفت و برگشتی است که باعث ایجاد تنش سیکلی بر قطعات خودرو می‌شود. اصلی‌ترین علت شکست مکانیکی قطعات، خستگی است که موجب می‌شود قطعات تحت تنش‌های کمتر از تنش تسلیم شکست پیدا کنند.
تقریبا 30 درصد از شکست‌های قطعات خودرو صرفاً به دلیل خستگی است و خستگی بر بسیاری از شکست‌های دیگر نیز تأثیر مستقیم دارد. با کاهش دامنه ارتعاشات قطعات خودرو می‌توان عمر قطعات را به طرز چشمگیری افزایش داد. با در نظر گرفتن اثرات مخرب ارتعاشات بر سلامتی انسان و همچنین نامطلوب بودن سروصدای خودرو برای سرنشینان و عابران، اهمیت کاهش ارتعاشات اجزای خودرو مشخص می‌شود.
تحلیل نوفه در صنایع هوایی
کاهش آکوستیک و نویز (نوفه) تولید شده توسط هواپیما در هنگام تیک آف و فرود، پارامتر مهمی است که در صنعت هواپیماسازی در حال پیگیری است. در ده سال آینده قوانین سخت گیرانه ای برای سطوح مختلف نویز وسایل حمل و نقل نظیر هواپیما توسط ارگان های بین المللی درنظر گرفته شده است.
این قوانین می تواند منجر به کاهش پرواز های روزانه، کاهش ساعات عملیات پروازی و حتی کوچک شدن اندازه ی هواپیماها شود. کاهش نویز هواپیما و سایر وسایل پرنده می تواند به شرکت های هواپیمایی برای جلوگیری از برخوردهای قانونی نهادهای بین المللی کمک کند.
در هواپیما، منابع متعددی در تولید نویز نقش دارند. منبع اصلی نویز در هواپیما هنگام تیک آف موتور آن است اما جریان اغتشاشی حول قطعاتی چون ارابه فرود، فلپ و پیش بال نیز به همان اندازه در هنگام فرود در تولید نویز نقش دارند.
به دلیل آنکه حتی جزئیات کوچک هندسی بر امضای صوتی هواپیما تاثیر دارند، به منظور پیش بینی دقیق نویز لازم است، جزئیات کامل هندسی قطعات مختلف هوایپما درنظر گرفته شود. استفاده از نرم افزارهای شبیه سازی عددی می تواند بدون نیاز به نمونه سازی و تست فیزیکی تجهیزات عملیات پیش بینی نویز هواپیما را انجام دهد.
مدلسازی عددی آکوستیک و نویز در بسته نرم افزاری SIMULIA
استفاده از حلگر لتیس بولتزمن (Lattice Boltzmann) در روش CFD می تواند در شبیه سازی نویز حاصل از اغتشاش و انتشار آن به زمین کمک کند. این فناوری که در مجموعه نرم افزارهای سیمولیا (SIMULIA) با همکاری ده ساله ی ناسا تهیه شده، می تواند در پیش بینی منابع آکوستیک و امضای نویز نتایج دقیق تری از روش های قدیمی CFD ارائه دهد.
به منظور تهیه و آماده سازی هندسه جهت شبیه سازی نویز، می توان از نرم افزار پاورکیس (PowerCase) استفاده کرد. پس از آن نرم افزار پاورفلو (PowerFlow) که دارای ابزارهای دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) متنوعی است، می تواند در محاسبه ی جریان هوای پیرامون مدل هواپیما و نویز حاصل از آن به کار رود. سپس در مرحله ی پس پردازش نتایج، نویز در نواحی دوردست تحلیل و تعیین سطح نویز موثر (EPNL) محاسبه می شود. در نهایت مهندسان طراح می توانند در بهبود طراحی و اصلاحات هندسی از این نتایج بهره مند شوند.
به کمک شبیه سازی های عددی، در طراحی چنین تجهیزات پیشرفته ای بدون نیاز به ساخت نمونه اولیه می توان مدل بهینه را طراحی و اصلاحات لازم را قبل از ساخت در آن اعمال کرد. علاوه برآنکه می توان تک تک قطعات را به صورت مجزا تحلیل کرد، این امکان وجود دارد که نمونه ی مونتاژ شده ی نهایی را آنالیز و امضای نویز آن را تعیین کرد.
تجربیات بدست آمده در طراحی هواپیما، نشان داده است که با استفاده از روش های جدید مدل سازی عددی می توان تا 50% شدت نویز را کاهش داد.
اگر در طراحی تجهیزاتی نظیر توربین باد، هواپیما، لوازم خانگی، خودرو و مواردی دیگر لازم است تحلیل آکوستیک و نویز و ارتعاشات (تحلیل NVH) انجام شود، بَنوموسی می تواند خدمات مشاوره ای و نرم افزاری متنوعی در این زمینه به شما ارائه دهد. با ما در تماس باشید.