Estudo da geração de ruído por um ventilador axial acoplado a dutos e cavidades

Abstract

O sistema de ventilação está entre as principais fontes sonoras encontradas nos refrigeradores domésticos, sendo este composto por um conjunto motor-ventilador, dutos para distribuição de ar e cavidades correspondentes ao congelador e volume interno do refrigerador. Neste trabalho foram utilizadas analogias acústicas na obtenção da pressão sonora em campo distante para os casos do ventilador livre e quando acoplado a um duto. Verificou-se que a utilização desses modelos é de grande complexidade e o tempo necessário para a solução é excessivo. Foi então proposta uma nova abordagem na qual primeiramente foram realizados testes de potência sonora para o ventilador livre e acoplado a diferentes dutos e uma cavidade, verificando-se que os principais picos encontrados no espectro estão associados aos modos acústicos e às frequências de passagem de pá. Foi constatado através de resultados experimentais, modelos analíticos e numéricos que a pulsação gerada pela passagem de pá do ventilador é capaz de excitar os modos acústicos da cavidade ligada a este ventilador. Por fim, esse estudo mostrou que a excitação dos modos acústicos de cavidades pelo ventilador é responsável por uma parcela significativa do ruído gerado.

Abstract: The ventilation system is one of the main sound sources found in household refrigerators, it is composed from a motor-fan kit, air distribution ducts and cavities related to the freezer and the internal refrigerator volume. In this work, acoustic analogies were used to obtain the far field sound pressure for the fan alone and coupled to a duct. The usage of these models was found to be of a great complexity and the time required for the solution was excessive. Then, it was proposed a new approach where firstly sound power tests were performed for the fan alone, coupled to different ducts and a cavity, verifying that the main peaks found in the spectra were associated with the acoustic modes and the blade passage frequency. It was found through experimental measurements, analytical and numerical models that the pulse generated by the fan blade passage is able to excite the acoustic modes from the cavity connected to this fan. Finally, this study showed that the excitation of acoustic cavity modes by the fan is responsible for a significant portion of the noise generated.