آکوستیک سیالات (Fluid Acoustics) یکی از زیرشاخه های مهم مکانیک سیالات است که به مطالعه رفتار امواج صوتی و ارتعاشات در سیالات مانند هوا و آب می پردازد. این دانش در تاسیسات مکانیکی ساختمان ها، از جمله سیستم های تهویه مطبوع، آبرسانی و پمپ ها، نقش کلیدی در کاهش نویز و افزایش آسایش ساکنین ایفا می کند.

منابع تولید نویز در سیستم های سیالاتی ساختمان

شناسایی منابع نویز در سیستم های تاسیساتی گام اول در مدیریت آن است. مهم ترین منابع تولید صدا در این سیستم ها عبارتند از:

• جریان آشفته (Turbulent Flow)
• پدیده کاویتاسیون (Cavitation)
• ارتعاشات مکانیکی

جریان آشفته (Turbulent Flow)

 در سرعت های بالا، سیال درون لوله ها و کانال ها به صورت ناپایدار جریان می یابد که باعث ایجاد نویز هیدرودینامیکی ناشی از نوسانات فشار می شود.

پدیده کاویتاسیون (Cavitation)

 در پمپ ها و شیرآلات، کاهش فشار موضعی می تواند منجر به تشکیل و ترکیدن حباب های بخار شود که علاوه بر تخریب تجهیزات، نویز شدیدی ایجاد می کند.

ارتعاشات مکانیکی

 تجهیزات مکانیکی مانند پمپ ها، فن ها و کمپرسورها با حرکت قطعات دوار، ارتعاشاتی تولید می کنند که از طریق لوله ها منتقل شده و باعث انتشار صدا می شوند.

نحوه انتشار امواج صوتی در سیالات

امواج صوتی در سیالات به صورت امواج فشاری منتقل می شوند. سرعت صوت در سیال به خواص چگالی و تراکم پذیری بستگی دارد. برای نمونه:

• سرعت صوت در هوا: حدود ۳۴۳ متر بر ثانیه
• سرعت صوت در آب: حدود ۱۴۸۰ متر بر ثانیه

در سیستم های تاسیساتی، صدا می تواند هم از طریق سیال و هم از طریق دیواره های لوله و کانال به محیط منتقل شود.

راهکارهای کاهش نویز و ارتعاش در تاسیسات مکانیکی

برای کاهش نویز در سیستم های سیالاتی، راهکارهای زیر پیشنهاد می شود:

• طراحی بهینه لوله ها و کانال ها
• نصب جاذب صوتی (Acoustic Damper)
• عایق صوتی
• کنترل کاویتاسیون

طراحی بهینه لوله ها و کانال ها

انتخاب قطر مناسب برای کاهش سرعت جریان، استفاده از زانویی های با شعاع انحنای بزرگ برای کاهش نویز ناشی از تغییر جهت جریان.

نصب جاذب صوتی (Acoustic Damper)

قرار دادن جاذب های صوتی در مسیر کانال ها و لوله ها جهت جذب امواج صوتی.

عایق صوتی

 استفاده از عایق های صوتی مخصوص لوله ها برای جلوگیری از انتقال صدا به فضاهای داخلی.

کنترل کاویتاسیون

 استفاده از پمپ ها و شیرآلات با طراحی مناسب و کنترل فشار برای جلوگیری از تشکیل حباب بخار.

تحلیل عددی و آزمایشگاهی آکوستیک سیالات

با استفاده از شبیه سازی عددی مانند دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و تحلیل المان محدود (FEA)، می توان منابع تولید نویز را شناسایی و راه حل هایی برای کاهش آن ارائه کرد. همچنین، اندازه گیری های تجربی مانند:

• سطح فشار صوتی (Sound Pressure Level)
• تحلیل طیف فرکانسی (Frequency Spectrum)

برای اعتبارسنجی شبیه سازی ها استفاده می شود.

کاربرد آکوستیک سیالات در تهویه مطبوع و آبرسانی ساختمان

در سیستم های تهویه مطبوع، کاهش نویز ناشی از فن ها، کانال های هوا و واحدهای داخلی تأثیر زیادی بر آسایش صوتی ساکنان دارد. همچنین، در سیستم های آبرسانی، مدیریت نویز ناشی از پمپ ها و لوله های انتقال آب اهمیت زیادی در فضاهای حساس مانند بیمارستان ها، هتل ها و ساختمان های مسکونی دارد.

اهمیت آکوستیک سیالات در طراحی تاسیسات ساختمانی

آکوستیک سیالات، تلفیقی از علوم فیزیک، مکانیک و دینامیک سیالات است که در مهندسی تاسیسات ساختمان جایگاه ویژه ای دارد. شناخت دقیق منابع نویز و به کارگیری راهکارهای مهندسی برای کاهش آن، منجر به:

• افزایش آسایش صوتی ساکنان
• کاهش استهلاک تجهیزات
• بهبود عملکرد سیستم های تاسیساتی

می شود. در نتیجه، طراحی سیستم های تاسیساتی بر اساس اصول آکوستیک، یکی از الزامات ساختمان های مدرن و هوشمند است.