Akustik CFD (Computational Fluid Dynamics – Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) analizi, akustik dalgaların ve ses yayılımının akışkan ortamlar (hava, su, vb.) içindeki davranışını incelemek için kullanılan bir simülasyon yöntemidir. Bu analiz, özellikle mühendislik uygulamalarında sesin nasıl yayıldığını, ses kaynaklarının etkisini ve akışkanların ses üzerindeki etkilerini anlamak için kullanılır.

Akustik CFD Analizinde Kullanılan Temel Yaklaşımlar

Doğrudan Simülasyon (Direct Simulation – DS)

  • Tam Navier-Stokes denklemleri kullanılarak hem akışkan hareketi hem de akustik dalgalar hesaplanır.
  • Son derece hassas sonuçlar verir ancak yüksek hesaplama maliyeti nedeniyle genellikle küçük ölçekli problemlerde kullanılır.

Ayrık Akış ve Akustik Yaklaşımı (Hybrid CFD/CAA – Computational Aeroacoustics)

  • İlk olarak CFD ile akış analizi yapılır ve elde edilen akış verileri, akustik simülasyon için kullanılır.
  • Lighthill’in Akustik Dalga Denklemi, Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H) denklemi gibi modeller kullanılarak sesin yayılımı hesaplanır.
  • Büyük ölçekli ve karmaşık geometrili sistemlerde tercih edilir.

Lineerize Euler Denklemleri (LEE – Linearized Euler Equations)

  • Akışkan hareketi göz önünde bulundurularak sesin yayılımı hesaplanır.
  • Gürültü kaynağını değil, ses dalgalarının yayılımını anlamak için kullanılır.

Akustik CFD Analizi Nerelerde Kullanılır?

Otomotiv Sektörü

  • Motor, egzoz sistemleri ve araç içi ses yalıtımının optimizasyonu
  • Türbülans kaynaklı gürültü analizleri
  • Elektrikli araçların sessizliği ile ilgili optimizasyon çalışmaları

Havacılık ve Uzay

  • Jet motorlarının gürültü analizleri
  • Kanat türbülansından kaynaklanan akustik etkiler
  • Uçak kabini içinde ses yayılımı

Bina Akustiği

  • Havalandırma sistemlerinin gürültü analizi
  • İç mekan akustiği ve yankılanma süresi optimizasyonu
  • Ses yalıtımı ve gürültü kontrolü

Elektronik Cihazlar

  • Fanlı soğutma sistemlerinin gürültü seviyelerinin analizi
  • Hoparlör ve mikrofon tasarımı

Akustik CFD Analizinde Kullanılan Yazılımlar

  • ANSYS Fluent – Akışkanlar dinamiği ve akustik analiz için sıkça kullanılır.
  • COMSOL Multiphysics – Akustik ve akış analizlerini birleştiren güçlü bir araçtır.
  • OpenFOAM – Açık kaynaklı olup, özelleştirilebilir akustik modeller içerir.
  • SIEMENS Simcenter STAR-CCM+ – Akış ve ses analizini entegre şekilde yapar.

Akustik CFD Analizi Nasıl Yapılır? (Adım Adım)

Geometri ve Mesh (Ağ) Oluşturma

  • Analiz yapılacak bölgenin 3D modellemesi oluşturulur.
  • CFD için uygun çözünürlükte mesh (ağ) yapısı belirlenir.

Sınır Koşullarının Belirlenmesi

  • Ses kaynağı, akış hızı, türbülans modelleri ve duvar koşulları tanımlanır.

Akışkanlar Dinamiği Simülasyonu (CFD Çalıştırma)

  • Akışın türbülans ve basınç değişimleri incelenir.
  • CFD hesaplamalarından elde edilen veriler akustik analiz için hazırlanır.

Akustik Analiz

  • Akustik denklemler çözülerek ses yayılımı hesaplanır.
  • Gürültü seviyeleri ve ses dalga boyları analiz edilir.
  • Sonuçların Değerlendirilmesi ve Optimizasyon

Elde edilen veriler yorumlanır ve gürültüyü azaltmak için tasarım değişiklikleri önerilir.

Sonuç

Akustik CFD analizi, mühendislik alanında gürültü kontrolü ve ses optimizasyonu için güçlü bir araçtır. Gelişmiş simülasyon teknikleri sayesinde, ses kaynaklarının belirlenmesi, yayılımının analiz edilmesi ve gürültünün azaltılması mümkün hale gelir. Özellikle otomotiv, havacılık ve bina akustiği alanlarında kritik bir rol oynar.

İntaç Mühendislik olarak birçok CFD Analiz projesini başarıyla tamamladık.