Further development of a phased array microphone-based diagnostics method for aiding in the noise and loss reduction of axial flow fans  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
112277
Type K
Principal investigator Vad, János
Title in Hungarian Mikrofontömbös diagnosztikai módszer továbbfejlesztése axiális átömlésű ventilátorok zaj- és veszteségcsökkentésének támogatására
Title in English Further development of a phased array microphone-based diagnostics method for aiding in the noise and loss reduction of axial flow fans
Keywords in Hungarian mikrofontömb, axiális átömlésű ventilátor, zajcsökkentés, veszteségcsökkentés, numerikus áramlástan, numerikus aero-akusztika
Keywords in English Phased Array Microphone (PAM), axial flow fan, noise reduction, loss reduction, Computational Fluid Dynamics (CFD), Computational Aero-Acoustics (CAA)
Discipline
Flow and Thermal Technology (Council of Physical Sciences)100 %
Ortelius classification: Thermal engineering
Panel Engineering, Metallurgy, Architecture and Transport Sciences
Department or equivalent Department of Fluid Mechanics (Budapest University of Technology and Economics)
Participants Benedek, Tamás
Horváth, Csaba
Kristóf, Gergely
Tóth, Bence
Starting date 2014-09-01
Closing date 2018-08-31
Funding (in million HUF) 15.753
FTE (full time equivalent) 4.32
state running project





 

Final report

 
Results in Hungarian
1) Az egyedüli szárnyprofilok kilépőéli zaját leíró szakirodalmi félempirikus modell alkalmazhatóságát kiterjesztettük cső nélküli axiálventilátor-járókerék körív-lemezlapátokból álló elemi körrácsaira, mérsékelt (10^4...10^5 nagyságrendű) lapát Reynolds-szám tartományban. A modell-fejlesztés alapját az esettanulmányként szolgáló ipari axiálventilátor szívóoldali zajának mikrofontömbös mérése, az adatok új szemléletű kiértékelése adta. 2) Mikrofontömbös mérések révén részletesen feltártuk a cső nélküli axiálventilátor elé szerelt negyedkörös, különféle geometriájú beszívó idomok szívóoldali zajcsökkentésének hatásmechanizmusát. E vizsgálatok kiegészítették a szakirodalmi ismereteket. 3) Objektív, algoritmizálható eljárást fejlesztettünk ki különféle frekvenciájú mikrofontömbös forrástérképek összehangolt kiértékelésére, a ventilátor szívóoldala felé sugárzó jelentős szélessávú zajforrások elkülönítése és azonosítása érdekében. Az eljárás alapja az általunk kifejlesztett, lapátcsatornák szerint periodikus fuzzy c-means klaszterezés. Eljárásunk hatékonyabb, mint a szakirodalmi szubjektív, eseti kiértékelési módszerek. 4) A szakirodalmi adatbázist kiegészítettük lapát-alapmodellek mérésével. Kimutattuk, hogy mérsékelt (< 10^5) Reynolds-számokon az ívelt lemezlapát aerodinamikailag kedvezőbb, mint a profilos. Megvizsgáltuk a tompa belépőél hatását. Mikrofontömbös mérési-kiértékelési módszert fejlesztettünk ki a lapát-alapmodellekre.
Results in English
1) The applicability of the semi-empirical model describing the trailing edge noise of isolated airfoils has been extended to elemental annular circular arc plate blade cascades of an unducted axial fan rotor, in the moderate blade Reynolds number range (10^4...10^5 o.m.). The model development is based on phased array microphone (PAM) measurements and their novel evaluation, aiming at the upstream-radiated sound of a case-study fan. 2) On the basis of PAM measurements, the noise reduction mechanism due to quarter-circle inlet bellmouths of various geometries mounted on an unducted axial fan has been explored in detail. These studies supplemented the knowledge available in the literature. 3) An objective, algorithmized procedure has been developed for a concerted evaluation of PAM source maps of various frequencies, in order to localize and identify the significant noise sources radiating toward the fan suction side. The procedure is based on blade passage-periodic fuzzy c-means clustering. It is more effective than the subjective and ad hoc evaluation methods in the literature. 4) The literature database has been extended by measurements on basic models of blade sections. At moderate Reynolds numbers (< 10^5), the circular arc cambered plate blading was found to be aerodynamically more favourable than the profiled one. The effect of blunt leading edge has been studied. A PAM measurement and evaluation method was developed for the basic blade models.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=112277
Decision
Yes





 

List of publications

 
Tóth B, Vad J: Algorithmic localisation of noise sources in the tip region of a low-speed axial flow fan, Journal of Sound and Vibration, 393, pp. 425-441, ISSN: 0022-460X, 2017
Kotán G, Tóth B, Vad J: Comparison of the rotating source identifier and the virtual rotating array method, Periodica Polytechnica, Mechanical Engineering, 62 (4), pp. 261-268, ISSN: 1587-379X, 2018
Tóth B, Kalmár-Nagy T, Vad J: Rotating beamforming with uneven microphone placements, 7th Berlin Beamforming Conference (BeBeC), Paper ID BeBeC-2018-D23 , Berlin-Adlershof, Germany, 5-6 March, 2018
Tóth B, Vad J: A fuzzy clustering method for periodic data, applied for processing turbomachinery beamforming maps, Journal of Sound and Vibration, 434, pp. 298-313, ISSN 0022-460X, 2018
Benedek T: Axiális átömlésű ventilátor mikrofontömbös diagnosztikája, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Doktori Iskola: Pattantyús-Ábrahám Géza Gépészeti Doktori Iskola. Tudományág: műszaki tudományok/gépészeti tudományok, 2018
Nagy B, Balla E: Szárnymetszetek körüli áramlás szimulációja alacsony Reynolds-számokon, Tavaszi Szél 2017 Konferencia, Miskolc, Magyarország, 2017.03.31-2017.04.02, pp. 90-101, ISBN:978-615-5586-18-7, 2017
Balla E, Vad J: Combined aerodynamic and phased array microphone studies on basic models of low-speed axial fan blade sections, Proceedings of the ASME Turbo Expo 2018: Turbomachinery Technical Conference and Exposition GT2018, Paper ID GT2018-75778, 11-15 June 2018, Lillestrom, Norway, 2018
Balla E, Vad J: Lift and drag force measurements on basic models of low-speed axial fan blade sections, Proc. IMechE, Part A - Journal of Power and Energy, Online first, 11p, ISSN: 0957-6509, 2018
Tóth B, Vad J: Ipari axiális ventilátorok akusztikai diagnosztikája, Magyar Épületgépészet, LXIII (11), pp. 18-20, ISSN: 1215-9913, 2014
Vad J, Halász G, Benedek T: Efficiency gain of low-speed axial flow rotors due to forward sweep, Proc. IMechE, Part A - Journal of Power and Energy, 229 (1), pp. 16-23, ISSN: 0957-6509, 2015
Horváth Cs, Tóth B, Tóth P, Benedek T, Vad J: Reevaluating noise sources appearing on the axis for beamform maps of rotating sources, Fan 2015 - International Conference on Fan Noise, Technology and Numerical Methods, Lyon, France, 15-17 April 2015, Paper # 13, 11 p, ISBN: 978-0-9572374-3-8, 2015
Kalmár-Nagy T, Bak B D, Benedek T, Vad J: Vibration and noise of an axial flow fan, Periodica Polytechnika, Mechanical Engineering, 59 (3), pp. 109-113, ISSN: 1587-379X, 2015
Benedek T, Vad J: An industrial on-site methodology for combined acoustic-aerodynamic diagnostics of axial fans, involving the Phased Array Microphone technique, International Journal of Aeroacoustics – Special Issue on Turbomachinery Aeroacoustics (accepted: 6 May 2015), 2015
Benedek T, Vad J: Spatially resolved acoustic and aerodynamic studies upstream and downstream of an industrial axial fan with involvement of the phased array microphone technique, ETC’11 - The 11th European Conference on Turbomachinery Fluid Dynamics and Thermodynamics, Madrid, Spain, 23-27 March 2015, Paper # 128, 11p, ISSN: 2410-4833, 2015
Lukács E, Vad J: On the track of the Borda-Carnot loss, CMFF’15 - Conference on Modelling Fluid Flow, Budapest, Hungary, 1-4 September 2015, Paper # 78, 6p, ISBN: 978-963-313-190-9, 2015
Benedek T, Vad J: Case-specific semi-empirical guidelines for simultaneous reduction of loss and emitted noise in an axial flow fan, CMFF’15 - Conference on Modelling Fluid Flow, Budapest, Hungary, 1-4 September 2015, Paper # 108, 8p, ISBN: 978-963-313-190-9, 2015
Horváth Cs, Tóth B: Towards a better understanding of turbomachinery beamform maps, CMFF’15 - Conference on Modelling Fluid Flow, Budapest, Hungary, 1-4 September 2015, Paper # 106, 8p, ISBN: 978-963-313-190-9, 2015
Tóth B, Vad J: Challenges in evaluating beamforming measurements on an industrial jet fan, CMFF’15 - Conference on Modelling Fluid Flow, Budapest, Hungary, 1-4 September 2015, Paper # 186, 5p, ISBN: 978-963-313-190-9, 2015
Benedek T, Vad J: An industrial on-site methodology for combined acoustic-aerodynamic diagnostics of axial fans, involving the Phased Array Microphone technique, International Journal of Aeroacoustics – Special Issue on Turbomachinery Aeroacoustics, 15 (1-2), pp. 81-102., 2016
Horváth Cs, Tóth B: Separating apart the contributions from multiple tonal noise sources which are localized to the Mach radius, Berlin Beamforming Conference (BeBeC), Paper ID BeBeC-2016-D16, Berlin-Adlershof, Germany, 29 February - 01 March 2016, 2016
Tóth B, Vad J: An efficient methodology for comprehensive evaluation of turbomachinery source maps, Berlin Beamforming Conference (BeBeC), Paper ID BeBeC-2016-D17, Berlin-Adlershof, Germany, 29 February - 01 March 2016, 2016, 2016
Benedek T, Vad J: Study on the effect of inlet geometry on the noise of an axial fan, with involvement of the phased array microphone technique, Proceedings of ASME Turbo Expo 2016: Turbomachinery Technical Conference and Exposition GT2016, Paper ID GT2016-57772, 13-17 June 2016, Seoul, South Korea, 2016
Tóth B, Vad J: Fourier analysis of beamforming data at the tip of an axial fan rotor, Periodica Polytechnika, Mechanical Engineering, 60 (3), pp. 152-158, ISSN: 1587-379X, 2016
Tóth B, Vad J: Algorithmic localisation of noise sources in the tip region of a low-speed axial flow fan, Journal of Sound and Vibration, Vol. 313, pp. 425-441, ISSN: 0022-460X, 2017
Tokaji K, Horváth Cs: Akusztikailag átlátszó cső tervezése, XXV. Nemzetközi Gépész Találkozó (OGÉT), Kolozsvár, Románia, 2017. április 27-30, pp. 416-419, 2017
Fenyvesi B: Vortex áramlásmérő kalibrálási tapasztalatai, GÉP, LXVIII (1), pp. 45-51, ISSN: 0016-8572, 2017
Fenyvesi B: Vortex áramlásmérõk rendhagyó nemlinearitás-vizsgálata, Magyar Épületgépészet, LXVI (5), pp. 25-28, ISSN: 1215-9913, 2017
Fenyvesi, B: Vortex áramlásmérő nemlineáris viselkedésének vizsgálata numerikus szimuláció alkalmazásával, XXV. Nemzetközi Gépész Találkozó (OGÉT), Kolozsvár, Románia, 2017. április 27-30, pp. 139-142, 2017
Fenyvesi B, Horváth Cs: Investigation on the nonconstant behavior of a vortex flow meter with narrow gauge pipe via conducting measurements and numerical simulations, Periodica Polytechnika, Mechanical Engineering, 61 (3), pp. 247-254, ISSN: 1587-379X, 2017
Balla E, Vad J: Establishment of a beamforming dataset on basic models of low-speed axial fan blade sections, Periodica Polytechnika, Mechanical Engineering, 61 (2), pp. 122-129, ISSN: 1587-379X, 2017
Balla E, Vad J: Beamforming studies on basic models of low-speed axial fan blade sections, ETC’12 - The 12th European Conference on Turbomachinery Fluid Dynamics and Thermodynamics, Stockholm, Sweden, 3-7 April 2017, Paper # 119, 12p, 2017





 

Events of the project

 
2019-01-16 15:28:28
Résztvevők változása
2017-11-27 18:00:57
Résztvevők változása




Back »