Vibro-acoustic analysis of a refrigerator freezer cabinet coupled with the air duct

Abstract

In this thesis, vibroacoustic interaction between the structure and cavity inside the freezer cabinet was investigated. For this purpose, a set of numerical and experimental analyses were performed. In numerical analyses, the acoustic characteristic of the freezer cavity was solved and then the mixed finite element method was implemented to analyze the coupled behavior of the cavity with air duct by using Acoustic Fluid-Structure Interaction (AFSI) technique. In experimental analyses, acoustic modal analysis of the freezer cavity and structural modal analysis of the air duct was performed for the validation process. A good agreement was obtained among the results. Thus also the accuracy of the numerical model was confirmed. The validated models were used for the design optimization. For solving the noise generation mechanism inside the freezer cabinet primarily the noise generated by the freezer fan unit was measured in normal working condition of the refrigerator and the resonance frequencies were obtained. This information was compared with the normal modes of the air duct thereby the overlapping frequencies were identified. In order to reduce the interaction between the source and the structure, some design modifications were applied to the air duct. So the structural borne noise which is radiated from the air duct into the freezer cavity was reduced.

Bu tezde, buzdolabı dondurucu bölmesini oluşturan yapı ile kavite arasında ki titreşim akustiği etkileşimi incelendi. Bu amaçla bir takım sayısal ve deneysel analizler gerçekleştirildi. Sayısal analizlerde dondurucu kavitenin akustik karakteristiği çözümlendi ve ardından akustik akışkan-yapı etkileşimi (AAE) tekniği ile birlikte karma sonlu elemanlar metodu kullanılarak, hava kanalı ile kavitenin ortak davranışı analiz edildi. Deneysel analizlerde ise doğrulama sürecine yönelik olarak dondurucu kavitenin akustik modal analizi ve hava kanalının yapısal modal analizi gerçekleştirildi. Sonuçlar arasında iyi bir uyum elde edilerek, sayısal modelin doğruluğu kanıtlandı. Doğrulanmış modeller tasarım optimizasyonu için kullanıldı. Dondurucu kabin içinde gerçekleşen gürültü üretim mekanizmasını çözmeye yönelik olarak ilk önce buzdolabının normal çalışma koşulları altında, dondurucu fan motoru tarafından üretilen gürültü ölçüldü ve rezonans frekansları tespit edildi. Bu frekanslar, hava kanalının kendi doğal frekansları ile kıyaslanarak birbirleri ile çakışan frekanslar tespit edildi. Kaynak ile yapı arasında ki bu frekans etkileşimini indirgemek amacı ile hava kanalına bazı tasarımsal değişiklikler uygulandı. Böylece hava kanalından kaviteye yayılan gürültünün azaltılması sağlandı.