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This dissertation investigates uncertainty quantification in dynamic problems. The Advanced Mean Value (AMV) method is used to calculate probabilistic sound power and the sensitivity of elastically supported panels with small uncertainty (coefficient of variation). Sound power calculations are done using Finite Element Method (FEM) and Boundary Element Method (BEM). The sensitivities of the sound power are calculated through direct differentiation of the FEM/BEM/AMV equations. The results are compared with Monte Carlo simulation (MCS). An improved method is developed using AMV, metamodel, and MCS. This new technique is applied to calculate sound power of a composite panel using FEM and Rayleigh Integral. The proposed methodology shows considerable improvement both in terms of accuracy and computational efficiency. In systems with large uncertainties, the above approach does not work. Two Spectral Stochastic Finite Element Method (SSFEM) algorithms are developed to solve stochastic eigenvalue problems using Polynomial chaos. Presently, the approaches are restricted to problems with real and distinct eigenvalues. In both the approaches, the system uncertainties are modeled by Wiener-Askey orthogonal polynomial functions. Galerkin projection is applied in the probability space to minimize the weighted residual of the error of the governing equation. First algorithm is based on inverse iteration method. A modification is suggested to calculate higher eigenvalues and eigenvectors. The above algorithm is applied to both discrete and continuous systems. In continuous systems, the uncertainties are modeled as Gaussian processes using Karhunen-Loeve (KL) expansion. Second algorithm is based on implicit polynomial iteration method. This algorithm is found to be more efficient when applied to discrete systems. However, the application of the algorithm to continuous systems results in ill-conditioned system matrices, which seriously limit its application. Lastly, an algorithm to find the basis random variables of KL expansion for non-Gaussian processes, is developed. The basis random variables are obtained via nonlinear transformation of marginal cumulative distribution function using standard deviation. Results are obtained for three known skewed distributions, Log-Normal, Beta, and Exponential. In all the cases, it is found that the proposed algorithm matches very well with the known solutions and can be applied to solve non-Gaussian process using SSFEM. / Ph. D.

This thesis focuses on identifying acoustic noise generating components in piezoelectric blowers through transverse velocity measurements and the development of a numerical fluid model. Piezoelectric ceramics have proven useful for many industries and areas of research involving: high precision actuators, noise control, ultrasonic devices, and many other areas. As of late, a unique adaptation of piezoelectric ceramics is surfacing in the area of pumping and cooling. Air pumps that use these ceramics replace the traditional electric motor, resulting in lower power consumption, less moving parts, constant pressure gradients, lower overall weight, and a low profile. The current drawback of this application is the acoustic radiation produced by the blowers. Since these blowers are new to market, little research or development has been done to characterize the noise emissions. This thesis studies the acoustic emissions from the front face of a Murata piezoelectric blower. Jet noise and structural vibrations are two acoustic sources of interest that are studied in this research. A Direct Numerical Simulation (DNS) of the fluid flow through a Murata blower is developed to better identify noise generating mechanisms. The model solutions predict trends in sound pressure levels (SPL) of the jet noise and volumetric flow rates. Both the SPL and flow rate are shown to be functions of critical geometrical dimensions within the flow path of a Murata blower. Important dimensional components are identified as well as non-influential ones. Design guidelines are given to reduce noise emission from the front side of a blower and increase the volumetric flow rate. The results of this research have a direct impact on the piezoelectric blower industry and future blower designs.

This thesis concerns method of determining sound power level of heating devices from acoustic intensity as a primary measured value. Thesis describes the characteristics of acoustic parameters and principles of acoustic measuring. Method of measurement at discret points according to ČSN EN ISO 9614-1 is compared with measurement by scanning according to ČSN ISO 9614-2. Methods are evaluated teoreticly as well as practically by companing results of experimental testing. Thesis also includes description of created model which evaluates acoustic measurement acording to the definitionof point method. The model is designed for measuring chain of Engineering Test Institute, Public Enterprise (SZU).

Gurtförderanlagen werden im Bergbau und anderen Industriezweigen zum Transport von Schüttgütern eingesetzt. Der Anlagenbetrieb ist mit Geräuschemissionen verbunden. Dies kann bei Kontrolle und Wartung eine erhöhte Lärmbelastung für betroffene Mitarbeiter hervorrufen. Im Umfeld von Wohnbebauungen oder schutzbedürftigen Objekten kann die Überschreitung von Immissionsrichtwerten zu einer zeitlichen Betriebseinschränkung der hocheffizienten Anlagen führen. Zur Lärmminderung an der Quelle oder deren Nähe erfordert dies technische Schallschutzmaßnahmen. Die Tragrollen im Obertrum der Gurtförderanlagen sind bei der akustischen Wirkung von entscheidender Bedeutung. Mit einem Prüfstand für Tragrollen ist deren Schallleistung bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten bestimmbar. Die Ergebnisse lassen Rückschlüsse auf die mechanische Belastung und die Schallemission beim Betrieb in einer Förderanlage zu. Die Arbeit benennt die Ursachen der Geräuschemissionen beim Ablauf der Rollen und stellt diese in Verbindung mit den Eigenschaften der Oberfläche und der Außermittigkeit der Drehachse dar. Die Prüfung beider Parameter basiert auf einer Rundlaufmessung. Die gewonnenen winkelabhängigen Daten erlauben eine Berechnung der Exzentrizität der Drehachse und des Verlaufs der Kreisformabweichung auf dem Rollenmantel. Daraus abgeleitete Kennwerte dienen als Vorgaben zur Anpassung und Entwicklung von Herstellungsverfahren sowie zur gezielten Auswahl geräuscharmer Tragrollen für Gurtförderanlagen. / Belt conveyor systems are used in mining operations and other industry sectors to transport bulk material. The plant operation is being linked to noise emissions. During inspections and maintenance this can cause an increased noise exposure for affected employees. In the environment of residential buildings or areas in need of protection the exceedance of immission guideline values can lead to a temporary operational limitation of these highly efficient plants. Noise abatement measures primarily at the source or in the vicinity are required to reduce noise immission. The idlers on the carrying belt side of the belt conveyor systems are of crucial importance to the acoustical properties. Their sound power level is determinable at different belt speeds with a test stand for idlers. The results allow conclusions about the mechanical stress and sound emissions during operation in a belt conveyor system. The thesis identifies the sources of noise during the roll process and places them in conjunction with the properties of the surface and the centre offset of the axis. The examination of these two parameters is based on a total indicator reading (TIR) measurement. The angle-dependent data obtained allow a calculation of the eccentricity of the axis and the curve of the circular deviation of the roller tubes. Therefrom derived characteristic values serve as specifications for the adaptation and development of manufacturing processes as well as for a careful selection of low noise idlers for belt conveyors.

Gurtförderanlagen werden im Bergbau und anderen Industriezweigen zum Transport von Schüttgütern eingesetzt. Der Anlagenbetrieb ist mit Geräuschemissionen verbunden. Dies kann bei Kontrolle und Wartung eine erhöhte Lärmbelastung für betroffene Mitarbeiter hervorrufen. Im Umfeld von Wohnbebauungen oder schutzbedürftigen Objekten kann die Überschreitung von Immissionsrichtwerten zu einer zeitlichen Betriebseinschränkung der hocheffizienten Anlagen führen. Zur Lärmminderung an der Quelle oder deren Nähe erfordert dies technische Schallschutzmaßnahmen. Die Tragrollen im Obertrum der Gurtförderanlagen sind bei der akustischen Wirkung von entscheidender Bedeutung. Mit einem Prüfstand für Tragrollen ist deren Schallleistung bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten bestimmbar. Die Ergebnisse lassen Rückschlüsse auf die mechanische Belastung und die Schallemission beim Betrieb in einer Förderanlage zu. Die Arbeit benennt die Ursachen der Geräuschemissionen beim Ablauf der Rollen und stellt diese in Verbindung mit den Eigenschaften der Oberfläche und der Außermittigkeit der Drehachse dar. Die Prüfung beider Parameter basiert auf einer Rundlaufmessung. Die gewonnenen winkelabhängigen Daten erlauben eine Berechnung der Exzentrizität der Drehachse und des Verlaufs der Kreisformabweichung auf dem Rollenmantel. Daraus abgeleitete Kennwerte dienen als Vorgaben zur Anpassung und Entwicklung von Herstellungsverfahren sowie zur gezielten Auswahl geräuscharmer Tragrollen für Gurtförderanlagen.:1 Veranlassung und Bedeutung des Themas 2 Stand der Technik und des Wissens 3 Weiterentwicklung von Methoden zur Erfassung der Geräuschemission an Gurtförderanlagen 4 Entwicklung und Aufbau eines Prüfstandes zur Beschreibung der akustischen Eigenschaften von Tragrollen 5 Mathematische Modellierung zur Aufnahme geometrischer Rundlaufeigenschaften von Tragrollen 6 Technikums- und Feldversuche zur Validierung des mathematischen Modells und der akustischen Wirkung 7 Schlussfolgerungen zur Geräuschminderung an Förderanlagen / Belt conveyor systems are used in mining operations and other industry sectors to transport bulk material. The plant operation is being linked to noise emissions. During inspections and maintenance this can cause an increased noise exposure for affected employees. In the environment of residential buildings or areas in need of protection the exceedance of immission guideline values can lead to a temporary operational limitation of these highly efficient plants. Noise abatement measures primarily at the source or in the vicinity are required to reduce noise immission. The idlers on the carrying belt side of the belt conveyor systems are of crucial importance to the acoustical properties. Their sound power level is determinable at different belt speeds with a test stand for idlers. The results allow conclusions about the mechanical stress and sound emissions during operation in a belt conveyor system. The thesis identifies the sources of noise during the roll process and places them in conjunction with the properties of the surface and the centre offset of the axis. The examination of these two parameters is based on a total indicator reading (TIR) measurement. The angle-dependent data obtained allow a calculation of the eccentricity of the axis and the curve of the circular deviation of the roller tubes. Therefrom derived characteristic values serve as specifications for the adaptation and development of manufacturing processes as well as for a careful selection of low noise idlers for belt conveyors.:1 Veranlassung und Bedeutung des Themas 2 Stand der Technik und des Wissens 3 Weiterentwicklung von Methoden zur Erfassung der Geräuschemission an Gurtförderanlagen 4 Entwicklung und Aufbau eines Prüfstandes zur Beschreibung der akustischen Eigenschaften von Tragrollen 5 Mathematische Modellierung zur Aufnahme geometrischer Rundlaufeigenschaften von Tragrollen 6 Technikums- und Feldversuche zur Validierung des mathematischen Modells und der akustischen Wirkung 7 Schlussfolgerungen zur Geräuschminderung an Förderanlagen