کاهش نویز آیرودینامیکی دمنده با الهام از الگوی زیگزاگی بال جغد: یک مطالعه تجربی

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1112-ISAV2025 (R1)
نویسندگان
استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملایر
چکیده
این پژوهش به بررسی تجربی تأثیر الگوی زیگزاگی اقتباس‌شده از لبه فرار بال جغد بر کاهش نویز آیرودینامیکی یک دمنده پرداخته است. آزمایش‌ها در اتاق آکوستیک مطابق با استاندارد ISO-3745 و با استفاده از چهار میکروفن کالیبره‌شده در فاصله یک متری از روتور انجام شد. ابتدا سطح فشار صوتی میانگین کلی (OASPL) دمنده در حالت پایه (بدون افزونه) ۶۴.۱۳ دسی‌بل اندازه‌گیری شد. سپس الگوی زیگزاگی بر روی لبه حمله و لبه فرار پره‌ها نصب گردید. نتایج نشان داد که نصب افزونه روی لبه حمله موجب کاهش ۱.۶۱ دسی‌بلی (۲.۵٪) در OASPL شد و بیشینه کاهش منفرد ۱۴ دسی‌بل در فرکانس ۲ کیلوهرتز (بازه حداکثر حساسیت شنوایی انسان) ثبت گردید. در حالت نصب روی لبه فرار، کاهش ۲.۵۸ دسی‌بلی (۳.۸٪) در OASPL مشاهده شد و بیشینه کاهش ۱۵ دسی‌بل در فرکانس ۱۵۰ هرتز حاصل آمد. این پژوهش کارایی الگوی زیگزاگی بال جغد را به‌عنوان یک راهکار غیرفعال و بیومیمتیک در کاهش نویز آیرودینامیکی دمنده به‌ویژه در بازه فرکانسی حساس برای انسان تأیید می‌کند. بهینه‌سازی هندسی این الگو و بررسی مکانیسم‌های جریان‌شناسی مرتبط، زمینه‌ای مناسب برای تحقیقات آتی فراهم می‌سازد.
کلیدواژه ها
 
Title
Aerodynamic Noise Reduction of a Fan Using a Biomimetic Serrated Pattern Inspired by Owl Wing Edges: An Experimental Study
Authors
Abstract
This study experimentally investigates the effect of a serrated pattern, biomimetically inspired by the trailing edge of an owl's wing, on reducing the aerodynamic noise of a fan. The tests were conducted in an acoustic chamber compliant with the ISO-3745 standard, using four calibrated microphones positioned one meter from the rotor. The baseline overall average sound pressure level (OASPL) of the fan (without modifications) was measured at 64.13 dB. Subsequently, the serrated pattern was installed on the leading edge and trailing edge of the blades. Results indicated that installing the add-on on the leading edge led to a 1.61 dB (2.5%) reduction in OASPL, with a maximum individual reduction of 14 dB occurring at 2 kHz—within the range of maximum human hearing sensitivity. Installation on the trailing edge resulted in a 2.58 dB (3.8%) reduction in OASPL, with a peak reduction of approximately 15 dB at 150 Hz. This research confirms the effectiveness of the owl-inspired serrated pattern as a passive biomimetic strategy for mitigating aerodynamic noise in fans, particularly within frequency ranges critical to human perception. Geometric optimization of this pattern and further investigation into the associated flow mechanisms present a promising direction for future research.
Keywords
Aerodynamic noise reduction, biomimetics, owl wing, experimental test