شبیه‌سازی عددی تولید نویز ایرفویل با استفاده از URANS

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی ، صفحه 1-10 (10) XML اصل مقاله (1.48 MB)
کد مقاله : 1073-ISAV2023 (R1)
نویسندگان
1فارغ التحصیل کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی دانشگاه شهید بهشتی
2عضو هیئت علمی دانشگاه شهید بهشتی
چکیده
مطالعه حاضر به بررسی تولید نویز ایرفویل NACA0012 در زاویه‌های حمله مختلف می‌پردازد. برای این منظور از نرم‌افزار متن باز OpenFOAM به‌منظور شبیه‌سازی میدان جریان استفاده شده است. بررسی مقادیر بیشینه تراز شدت صوت، سه رفتار متفاوت صوتی را نشان می‌دهد. اولین رفتار مربوط به زاویه‌های حمله کوچک است. در این شرایط یک مقدار بیشینه غالب در نمودار شدت صوت برحسب فرکانس مشاهده می‌شود که در باند فرکانسی 1400Hz تشکیل می‌شود. این الگوی صوتی تا زاویه حمله °10 مشاهده می‌شود. رفتار صوتی دوم مربوط به زاویه حمله بحرانی است. در این شرایط دو مقدار بیشینه در نمودار شدت صوت-فرکانس مشاهده می‌شود که مقدار بیشینه دوم غالب است. همچنین این نمودار نشان می‌دهد که در زاویه حمله بحرانی، فرکانس بیشینه شدت صوت کاهش می‌یابد به‌طوری که فرکانس تشکیل بیشینه اول از 1400Hz در زاویه‌های حمله کوچک به 981Hz در زاویه حمله بحرانی می‌رسد. رفتار صوتی سوم مربوط به حالتی است که ایرفویل در شرایط واماندگی قرار دارد. در این شرایط، همزمان با جاری شدن گردابه‌ها از روی ایرفویل، فرکانس بیشینه شدت صوت به صورت قابل توجه کاهش می‌یابد به‌طوری که فرکانس تشکیل اولین بیشینه به 390Hz در زاویه حمله °14 و 205Hz در زاویه حمله °26 می‌رسد. این کاهش فرکانس همراه با افزایش مقدار بیشینه غالب تراز شدت صوت به میزان 5dB اتفاق می‌افتد. همچنین بررسی تراز شدت صوت کلی در شرایطی که گیرنده‌های صوتی در راستای عرضی ایرفویل قرار گرفته باشند، نشان از افزایش پیوسته آن با افزایش زاویه حمله است. با این حال بیشترین تغییرات در زاویه‌های حمله کوچک‌تر رخ می‌دهد و در زاویه‌های حمله بزرگ، روند افزایش شدت صوت با شیب ملایم‌تری اتفاق می‌افتد.
کلیدواژه ها
موضوعات
 
Title
.
Authors
مراجع

[1] T. F. Brooks, D. S. Pope, and M. A. Marcolini, “Airfoil self-noise and prediction,” 1989.
[2] A. L. Rogers, J. F. Manwell, and S. Wright, “Wind Turbine Acoustic Noise,” Renew. Energy 
Res. Lab. Dep. Mech. Ind. Eng. Univ. Massachusetts Amherst, 2002.
[3] J. Larsson, L. Davidson, M. Olsson, and L. E. Eriksson, “Aeroacoustic investigation of an 
open cavity at low mach number,” AIAA J., 2004, doi: 10.2514/1.1339.
[4] S. Cant, “S. B. Pope, Turbulent Flows, Cambridge University Press, Cambridge, U.K., 2000, 
771 pp.,” Combust. Flame, 2001, doi: 10.1016/s0010-2180(01)00244-9.
[5] H. J. Kim, S. Lee, and N. Fujisawa, “Computation of unsteady flow and aerodynamic noise 
of NACA0018 airfoil using large-eddy simulation,” Int. J. Heat Fluid Flow, vol. 27, no. 2, pp. 229–242, 2006, doi: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2005.08.007.
[6] A. Aihara, A. Goude, and H. Bernhoff, “Les prediction for acoustic noise of airfoil at high 
angle of attack,” in AIAA Scitech 2020 Forum, 2020, vol. 1 PartF, pp. 1–12. doi: 
10.2514/6.2020-1723.
[7] A. Aihara, A. Goude, and H. Bernhoff, “Numerical prediction of noise generated from airfoil 
in stall using LES and acoustic analogy,” Noise Vib. Worldw., vol. 52, no. 10, pp. 295–305, 
2021, doi: 10.1177/09574565211030706.
[8] S. Moreau, M. Roger, and J. Christophe, “Flow features and self-noise of airfoils near stall or 
in stall,” 2009. doi: 10.2514/6.2009-3198.
[9] F. Mathey, “Aerodynamic noise simulation of the flow past an airfoil trailing-edge using a 
hybrid zonal RANS-LES,” Comput. Fluids, vol. 37, no. 7, pp. 836–843, 2008, doi: 
10.1016/j.compfluid.2007.04.008.
[10] G. Desquesnes, M. Terracol, and P. Sagaut, “Numerical investigation of the tone noise 
mechanism over laminar airfoils,” J. Fluid Mech., vol. 591, pp. 155–182, 2007, doi: 
10.1017/S0022112007007896.
[11] S. AKISHITA, “Tone-like noise from an isolated two dimensional airfoil,” 1986. doi: 
10.2514/6.1986-1947.
[12] 自带教程, “Ansys Fluent 14.0 Tutorial Guide,” Ansys INC, vol. 15317, no. November, pp. 
724–746, 2009, [Online]. Available: http://scholar.google.com/scholar?hl=en&btnG
=Search&q=intitle:ANSYS+FLUENT+Tutorial+Guide#0
[13] A. Laratro, M. Arjomandi, B. Cazzolato, and R. Kelso, “Self-noise and directivity of simple 
airfoils during stall: An experimental comparison,” Appl. Acoust., vol. 127, pp. 133–146, 
2017, doi: 10.1016/j.apacoust.2017.05.027