소음 저감과 유동 특성을 고려한 이중 확장방 머플러 최적설계
Optimization of double expansion chamber muffler for noise attenuation and flow characteristics
- 주제(키워드) Optimization , Resonator , Multi-chamber muffler , linear motion , transmission loss
- 주제(DDC) 621.8
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 이진우
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2025. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000035028
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
직선 운동 이중 머플러는 냉장고 압축기 등에 사용되며, 회전형 왕복동 압축기에 사용되는 머플러에 비해 마찰과 소음이 적어 유리한 머플러 시스템이다. 냉장고는 생활 가전이기에 사용자와 가까운 환경에서 사용되며, 소음과 효율은 사용자에게 있어 중요 한 인자이다. 소음의 경우 투과손실로 평가될 수 있으며, 효율은 질량 유량으로 평가될 수 있다. 본 논문에서 설계하고자 하는 직선 운동 이중 머플러는 하나의 머플러가 다른 하나의 머플러 내부를 직선으로 왕복 운동하기 때문에 운동에 따라 해석을 진행하는 조건이 다르며 대표적으로 3가지의 운전 조건이 존재한다. 이중 투과손실이 낮고 질량 유량이 작은 운전 조건에서 먼저 설계를 진행한 뒤, 다른 운전 조건에서의 음향 해석과 유동 해석을 진행하고자 한다. 이때 소음을 저감하고자 하는 목표 주파수 대역은 저/중 /고 3개의 주파수 구간으로 나누었다. 내부 설계 방법으로는 먼저 유로 최적설계를 통 해 최적 유로를 획득한 뒤, 유로를 방해하지 않는 영역에 공명기를 설계하여 소음을 저 감하였다. 또한 설계 결과를 실험을 진행하여 고주파수 대역을 목표로 한 머플러의 투과손실이 목표 주파수 대역에서 향상되었음을 확인하였다.
more초록/요약
The linear motion double expansion chamber muffler is a favorable muffler system used in refrigerator compressors due to its lower friction and noise compared to mufflers used in rotary reciprocating compressors. Since refrigerators are household appliances used close to users, noise and efficiency are important factors. Noise can be evaluated through transmission loss, while efficiency can be assessed by mass flow rate. In this study, the linear motion double expansion chamber muffler to be designed consists of one muffler moving linearly back and forth inside another. This motion leads to different analysis conditions depending on the working conditions, with three representative conditions identified. Among these, the design is first conducted for the working condition with low transmission loss and low mass flow rate. Then, transmission loss and flow analyses are conducted for the other conditions. To reduce noise, the target frequency range is divided into three bands: low, mid, and high frequencies. The internal design method involves first conducting flow path optimization to obtain an optimal flow route. Then, resonators are placed in areas that do not interfere with the flow path to reduce noise. The final design is also validated to improve transmission loss in the high target frequency band through fabrication and experimental testing.
more목차
제 1 장 서론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 목표 및 연구 내용 4
제 2 장 직선 운동 이중 확장방 머플러의 해석 및 문제 정의 5
2.1 직선 운동 이중 확장방 머플러의 작동 원리와 운전 조건 5
2.2 설계 문제 정의 8
제 3 장 제안하는 설계 방법 및 설계 결과 11
3.1 Step 1: 유로 최적설계 12
3.1.1 유동 위상 최적설계 13
3.1.2 유동 형상 최적설계 16
3.2 Step 2: Chamber I 내부 음향 구조 최적설계 18
3.2.1 Optimal design I-A 23
3.2.2 Optimal design I-B 26
3.2.3 Optimal design I-C 29
3.3 Step 3: Chamber II 내부 음향 구조 최적설계 32
3.4 Step 4: 다른 운전 조건에서의 유동/음향 해석 36
3.4.1 Optimal design A 38
3.4.2 Optimal design B 41
3.4.3 Optimal design C 44
제 4 장 설계 결과 고찰과 실험적 검증 47
4.1 설계 결과 고찰 47
4.1.1 설계 변수 변화 과정 47
4.1.2 다중 주파수에 대한 최적설계 결과와의 비교 54
4.2 실험적 검증 57
제 5 장 결론 60
참고 문헌 61
Abstract 65
