Fluid-dynamic noise in control devices : a CFD approach

The thesis explores the capabilities of modern Computational Fluid Dynamics (CFD) technology for predicting the magnitude of the sound produced by control devices regulating fluid dynamic phenomena. In particular, a new methodology is applied for the estimation of the maximum sound pressure level (SPL) emitted for various flow conditions by two simple flow control devices (a single orifice plate and a gate-like orifice plate). Such a procedure involves the numerical solution of the compressible Reynolds' Averaged Navier Stokes Equations (RANS) through CFD techniques and the computation of the acoustic power density in an aptly defined source region of the flow. The total acoustic power emitted by the device is then found by integration over such source region. The application of the procedure indicated by an international standard regulating noise emissions allows to compute the SPL at one meter far, one meter downstream of the tested control device.

La tesi esplora le potenzialità delle moderne tecniche di fluidodinamica computazionale (CFD) per la stima del rumore prodotto da dispositivi di regolazione di processi fluidodinamici. In particolare, viene applicata una nuova procedura per la stima del livello di pressione sonora (SPL) emesso da due semplici dispositivi di regolazione (un monoforo ed un piatto che replica una valvola a saracinesca). Tale procedura impiega i risultati di simulazioni CFD risolventi le equazioni comprimibili di Navier-Stokes mediate alla Reynolds (RANS) per calcolare la densità di potenza acustica nella regione identificata come sorgente attraverso precisi criteri. La potenza acustica totale emessa dal dispositivo viene quindi calcolata attraverso integrazione su tale volume sorgente. Infine, l'applicazione della procedura indicata da uno standard internazionale regolante le emissioni sonore di valvole e dispositivi di regolazione permette di calcolare il livello di pressione sonora ad un metro di distanza ed ad un metro a valle del dispositivo di controllo.