Large eddy simulations (LESs) were performed to appraise unsteady internal flows in the solenoid valve of an anti-lock braking system (ABS) and the centrifugal fans of a belt-driven starter generator (BSG), and the flow-induced noise source were obtained using Lighthill’s acoustic analogy. An optimal design was acquired through qualitative evaluation of the far-field acoustic pressure fluctuations by applying the Ffowcs Williams and Hawkings (FW-H) integral method. The solenoid valve operation was assumed to be linear in an axial direction, and an Overset grid scheme was adopted to realize the plunger motion. In the minutely lifted state of the plunger during the entire process, the strong pressure fluctuations occurred due to the separated upstream flows on the end of plunger convex surface. As the results of such turbulence nature, the fluctuations of the internal flows could be identified as the aurally unpleasant noise. The flow separation, one of the significant causes of the flow-induced noise, were delved and appraised in the perspective of varying the location by geometrical modifications. An optimal plunger design to reduce flow-induced noise was obtained as featuring of a small radius, a non-wounded surface, and a large tip angle. The reduction of flow-induced noise for the centrifugal fan of a BSG was performed with various fan design. The vortex impingement by separated wake flows from precedence blades were main cause of the flow-induced noise. The flow noise was diminished by newly designed blade, such as the satooth on top edges and the step leading edges. The present LES studies were clarified prediction of flow-induced noise under moving boundary conditions, and it could be widely utilized the research base in industrial fields.
자동차에 장착되는 잠김 방지 브레이크 장치의 솔레노이드 밸브 및 벨트구동형 스타터 제네레이터의 원심형 팬에서 발생하는 비정상 내부 유동에 대한 대와류모사를 수행하고, 이에 의한 유동 기인 소음의 근원을 Lighthill의 음향학적 상사이론을 이용하여 도출하였다. Ffowcs Williams 와 Hawkings (FW-H)의 적분 방정식을 이용하여 원거리 소음을 도출하고, 이것을 상대적 비교를 통해 소음에 유리한 형상을 찾아내었다. 솔레노이드 밸브의 플런져는 축 방향의 선형 거동 구현하기 위하여 비정렬 중첩격자 기법을 사용하였다. 전체 거동 중, 플런져가 미세하게 열리는 초기 구간에서, 플런져와 시트 사이의 좁은 틈을 통과한 유체는 플런져의 볼록한 면에서 분리된 뒤 표면에 강력한 압력 맥동을 생성하는 것을 확인하였다. 이를 감소시키기 위해서 솔레노이드 밸브의 내구 구조를 변경하여, 유체가 분리되는 위치를 제어하였다. 최적으로 얻어진 플런져 형상은 작은 반경, 연속적인 부드러운 표면, 끝부분의 각도가 클수록 소음 감소에 큰 효과가 있는 것을 확인하였다. 원심팬은 높은 회전 속도에서 발생하는 소음의 주요 원인이 선행 날개에서 발생한 와류 충돌임을 규명하였다. 이를 개선하기 위해, 주요한 특징을 갖는 설계 형상을 도출하였고 최종적으로 상단의 톱니모양과 도입부 모서리의 계단형상이 성능 저하를 최소한으로 유지하며 소음을 감소시키는 것으로 확인하였다. 본 대와류모사 결과는 움직이는 물체가 존재하는 유동장에서 소음을 예측할 수 있다는 점에서 연구의 의미를 가지며, 실제 산업 영역에서 넓게 활용할 수 있는 연구의 기반이 될 것으로 생각한다.
