Combined vibroacustic analysis of a home appliance

Improving comfort in domestic environment is becoming more and more important in a selling market customer driven, therefore noise source mitigation cannot be neglected in the design of household appliances. Non only manufacture companies need to follow European regulations but, at the same time, they need to develop new strategies to uphold the increasing competition. In this context, vibroacustic analysis is an essential ally as the extraction of the dynamic characteristics of a mechanical system is indeed helpful to validate a design strategy or diagnose possible criticalities. The present work has been carried out in collaboration with Haier Europe, focusing on the vibroacoustic characterization of a washing machine. The final aim is to compare different experimental techniques in the frame of vibrational and acoustic analysis, by either using consolidated methods or developing new investigating approaches. To this aim, a dynamic characterization of the cabinet and of the oscillating group was firstly performed through Experimental Modal Analysis, followed by a comparison with the operational conditions of the washing machine. Operational Transfer Path Analysis was later implemented, with the purpose of investigating the mechanical components contributions to the vibrational and acoustic response. Finally, acoustic analyses were performed, firstly relying on the application of the Beamforming and Planar Near-field Acoustic Holography with a microphone array, secondly by developing a method to recon- struct the 3D sound intensity vector through a 3D sound intensity probe. In the end, a comparison between the obtained results is performed, providing convenient information of the washing machine and on the vibroacoustic analyses developed in the work.

Il miglioramento del comfort acustico in ambiente domestico sta diventando sempre più rilevante in un contesto di mercato guidato dai gusti del consumatore, di conseguenza l’ottimizzazione del rumore non può essere trascurata nella fase di design degli elettrodomestici. Le aziende manifatturiere devono non solo seguire le regolamentazioni Europee, ma anche sviluppare nuove strategie per rimanere al passo con la crescente competizione. In questo contesto, le analisi vibroacustiche sono sicuramente un grande alleato: l’estrazione delle caratteristiche dinamiche di un sistema meccanico è infatti la chiave per validare possibili strategie di design o diagnosticare eventuali condizioni critiche. Questo lavoro è stato condotto in collaborazione con Haier Europe, focalizzandosi sulla caratterizzazione vibroacustica di una lavatrice. Il fine ultimo risiede nel paragonare di- verse tecniche sperimentali nel contesto delle analisi vibrazionali e acustiche, utilizzando metodi consolidati o sviluppando nuovi approcci di ricerca. A questo scopo, in primo luogo è stata condotta un’analisi volta alla caratterizzazione dinamica del cabinet attraverso l’Experimental Modal Analysis, seguita da un confronto con le condizioni operative della lavatrice. In seguito, è stata implementata l’Operational Transfer Path Analysis, al fine di studiare i contributi dei componenti meccanici della macchina nell’influenzare il campo vibratorio e acustico. Infine, sono state condotte delle analisi acustiche: in primo luogo ci si è serviti di tecniche quali Beamforming e Planar Near-field Acoustic Holography utilizzando un array di microfoni. In secondo luogo, è stato sviluppato un metodo per la ricostruzione del vettore di intensità acustica, a seguito del campionamento con una sonda intensimetrica 3D. Infine, è stato effettuato un confronto tra i risultati ottenuti, fornendo informazioni preziose sulla dinamica della lavatrice studiata e sulle analisi sperimentali di questo lavoro.