Generación aerodinámica de ruido en un ventilador centrífugo : estudio numérico y contrastación experimental

Abstract

En este trabajo se realiza un estudio numérico y experimental sobre las fuentes tonales aerodinámicas del ruido en un ventilador centrífugo industrial con álabes curvados hacia atrás. Inicialmente, se exponen conceptos básicos que definen el funcionamiento de los ventiladores centrífugos, los fenómenos inestables que pueden aparecer en el mismo y los principales mecanismos de generación de ruido. Uno de los mecanismos más efectivos de generación de ruido es la fuerza que cada álabe ejerce sobre el aire y es responsable del ruido de carácter tonal, principalmente a la frecuencia de paso de álabes. Se revisan los fundamentos de la aeroacústica, prestándole especial atención a la formulación de Ffowxs Williams y Hawkings, que es una extensión del a analogía acústica de Lighthill para cuerpos sólidos con movimiento arbitrario. Esta formulación ha sido implementada en un programa que permite predecir el nivel de presión sonora producido pro el ventilador, a partir de las fuerzas ejercidas por los álabes. Se han realizado medidas experimentales que permiten caracterizar el comportamiento del flujo en el ventilador. Ésta incluyen la obtención de las curvas características y la obtención de distribuciones de presión y velocidad en ciertas secciones del ventilador. También se realizaron medidas que permiten caracterizar acústicamente el ventilador por medio de micrófonos en la pared de la voluta, en el conducto de salida, y en el entorno del ventilador. Se realizaron medidas de vibración en la carcasa del ventilador para identificar posibles fuentes mecánicas de ruido. Las medidas acústicas permitieron identificar que la fuente más importante de ruido es causado por la interacción entre el flujo no estacionario que sale el rodete y el cortaguas de la voluta, y que las fuerzas no estacionarias ejercidas sobre lso álabes del ventilador constituyen otro mecanismo de generación de ruido, que afecta la extensión completa del rodete. [...]