Wave attenuation by universal Venturi tubes: Finite difference predictions with analytical and experimental comparisons

Selamet, Ahmet; Dickey, N. S.; Novak, J. M.

doi:10.3397/1.2828406

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“…La figura 2.4 muestra un conducto cónico divergente de longitud L, radio menor R 1 , radio mayor R 2 , semiángulo de apertura θ 0 y sección transversal variable S. Se pretende obtener la matriz de transferencia que relaciona las perturbaciones acústicas en la entrada y la salida del conducto. La presión y la velocidad acústica en un conducto cónico se pueden expresar como [104,122,142] donde z y r son las coordenadas axial y radial, respectivamente. La matriz de transferencia de un tubo cónico divergente de longitud L se puede escribir en función de ℜ = R 1 / tan θ 0 , como…”

Section: Matriz De Transferencia De Un Conducto Cónicounclassified

“…Por ejemplo, en el artículo de Easwaran y Munjal [54] se realiza un estudio exhaustivo del comportamiento acústico de conductos cónicos y exponenciales, y silenciadores que incluyen este tipo de conductos, pero el planteamiento es de tipo unidimensional, de manera que no se tiene en cuenta la presencia de modos de alto orden. El mismo tipo de planteamiento se encuentra en el libro de Munjal [94], así como en los trabajos de Selamet et al [122,123], relacionados con el análisis de la propagación de ondas sonoras en catalizadores de sistemas de escape y tubos de Venturi. Algunos trabajos [37,38,51] mejoran la solución analítica basada en onda plana mediante la consideración de modelos de propagación esférica sin dependencia acimutal, incluyendo además la presencia de flujo medio.…”

Section: Conductos Cónicosunclassified

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Contribución al modelado acústico de la línea de escape en motores de combustión. Aplicación a silenciadores y catalizadores

Antebas¹

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Valencia, Junio de 2010 TESIS DOCTORALContribución al modelado acústico de la línea de escape en motores de combustión.Aplicación a silenciadores y catalizadores. Esta Tesis Doctoral ha sido posible gracias al apoyo del Ministerio de Ciencia e Innovación y la cofinanciación de FEDER (proyecto DPI2007-62635). ResumenEsta Tesis se centra en el desarrollo e implementación de métodos eficaces para el diseño y modelado acústico de la línea de escape de motores de combustión, y en concreto, de dos de sus componentes más relevantes desde el punto de vista de control de emisiones sonoras, como son los silenciadores y los catalizadores.Por ello, se realiza una revisión bibliográfica de los modelos unidimensionales y la representación matricial asociada. También se lleva a cabo una revisión de la literatura existente en cuanto a la caracterización de elementos perforados, materiales absorbentes y monolitos. Las limitaciones y deficiencias encontradas en los modelos de onda plana evidencian la necesidad de disponer de herramientas de modelado multidimensional, válidas a altas frecuencias y para geometrías de silenciadores y catalizadores sin dimensiones predominantes.Se aplica el método de elementos finitos a la resolución de la ecuación de ondas convectiva, mediante la formulación en presión, en el interior de silenciadores con material absorbente. Se estudia detalladamente el acoplamiento entre subdominios conectados mediante elementos perforados en el interior del silenciador. También se analiza el efecto del flujo medio en la impedancia acústica, prestando especial atención a las diferentes condiciones a satisfacer por el campo acústico. Por ello, se aplican las condiciones de continuidad de velocidad y desplazamiento y se comparan los resultados proporcionados por ambas con medidas experimentales.La capacidad que posee el método de elementos finitos para abordar geometrías arbitrarias es el motivo por el que también se aplica dicho método en el modelado acústico de catalizadores comerciales de automoción. Para el modelado acústico del catalizador se recurre a dos metodologías: (1) el modelo 3D conductos/3D monolito, utilizado en la bibliografía, en el que la aplicación del método de elementos finitos implica el cálculo del campo acústico tridimensional en el catalizador completo, y (2) el modelo 3D conductos/1D monolito, propuesto en la Tesis, en el que se sustituye el monolito por una matriz de transferencia que asume una propagación unidimensional en su interior. Se comparan los resultados obtenidos mediante ambas metodologías con medidas experimentales, mostrando que la técnica propuesta da lugar a predicciones más ajustadas a la experimentación. Posteriormente, se extiende el modelo 3D conductos/1D monolito para incluir catalizadores con presencia de flujo medio en los i ii capilares.En respuesta al alto coste computacional asociado al método de elementos finitos se desarrollan herramientas analíticas tridimensionales de modelado mediante el método de ajuste modal. El desarrollo de dichas herramientas se basa en e...

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Section: Matriz De Transferencia De Un Conducto Cónicounclassified

Section: Conductos Cónicosunclassified

Contribución al modelado acústico de la línea de escape en motores de combustión. Aplicación a silenciadores y catalizadores

Antebas¹

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Wave propagation and attenuation in Herschel–Venturi tubes

Selamet

Easwaran

1997

The Journal of the Acoustical Society of America

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Wave propagation and attenuation in a classical flow metering device, the Herschel-Venturi tube, is investigated analytically and experimentally. The analytical results are shown to compare well with the experimental observations for anechoically terminated Herschel-Venturi tubes. In the absence of flow, the Taylor series approximations to the governing differential equations and the stepwise expansion and contraction method are shown to be identical. The effect of mean flow on the wave attenuation performance of Herschel-Venturi tubes is also studied in terms of a solution obtained by the Runge-Kutta method, and the applicability of the stepwise expansion and contraction method is discussed with the mean flow through the duct.

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Wave attenuation in catalytic converters: Reactive versus dissipative effects

Selamet

Easwaran

Novak

et al. 1998

The Journal of the Acoustical Society of America

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Acoustic wave propagation and attenuation in catalytic converters are investigated in the present study. The relationships for wave propagation in a catalytic monolith are derived first and then coupled to the wave propagation in tapered ducts which are commonly placed at either end of the monolith. Analytical and finite element approaches are used to solve the resulting coupled system of equations. Theoretical predictions are then compared with the experimental results for two different (one circular and the other oval) catalyst configurations. The attenuation characteristics of the catalyst with and without the monolith are also investigated.

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Wave attenuation by universal Venturi tubes: Finite difference predictions with analytical and experimental comparisons

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