تاثیر شدت فرسودگی (کم و زیاد) بر صوت و ایرودینامیک ایرفویل متقارن

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی ، صفحه 1-10 (10) XML اصل مقاله (799.62 K)
کد مقاله : 1031-ISAV2023 (R1)
نویسندگان
1استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملایر
2گروه مهندسی مکانیک دانشگاه ملایر
چکیده
فرسودگی لبه حمله ایرفویل که در اثر عوامل طبیعی یا مصنوعی رخ می‌دهد، تاثیر زیادی بر افزایش آلودگی صوتی و عملکرد ماشین‌های مکانیکی مانند توربین‌های بادی و وسایل نقلیه هوایی دارد. در این پژوهش به بررسی تاثیر شدت فرسودگی بر عملکرد ایرفویل‌ها با استفاده از روابط ناویر-استوکس و معادلات فاکس-ویلیام و هاوکینز پرداخته شده است. با توجه به تاثیر نوع و هندسه فرسودگی بر نتایج کار، در این تحقیق از الگوی فرسودگی پره‌های کارکرده استفاده شده است. برای این منظور دو نوع فرسودگی با شدت کم و زیاد بکار گرفته شده است. با افزایش شده فرسودگی ضرایب نیروی برآو پسا در زوایای حمله پایین تغییر چندانی ندارند، اما با افزایش زاویه حمله هر دو ضریب افزایش می‌یابند. در زاویه 14 درجه این افزایش به حدود 1/6 درصد برای ضریب نیروی برآ و 4/8 درصد برای ضریب نیروی پسا می‌رسد. همچنین با افزایش فرسودگی زاویه واماندگی ایرفویل نیز افزایش می‌یابد. افزایش فرسودگی لبه حمله ایرفویل باعث افزایش شدت گردابه‌ها نیز شده است. این مساله در مورد گردابه‌هایی که طول مشخصه آنها بزرگتر است،‌ شدت بیشتری دارد. به همین خاطر میرایی صوت ناشی از فرسودگی لبه حمله دیرتر رخ می‌دهد. حداکثر افزایش آلودگی صوتی در بازه حداکثر حساسیت شنوایی انسان رخ داده است. میزان افزایش آلودگی صوتی در فاصله 2/19 متری برای فرسودگی کم حدود یک دسی‌بل و برای فرسودگی زیاد حدود 12 دسی‌بل بدست آمده است که مقدار قابل توجهی می‌باشد. بنابراین علاوه بر آزاردهنگی بالای صوت ایجاد شده در اثر فرسودگی،‌ با استفاده از شناسه‌های صوتی حاصل می‌توان شدت فرسودگی ایجاد شده را نیز به موقع ارزیابی نمود و در اقدامات لازم را جهت تعویض و یا تعمیر قطعه آسیب دیده صورت داد.
کلیدواژه ها
موضوعات
 
Title
.
Authors
مراجع

1. A. K. Ravishankara, H. Özdemir, and E. van der Weide, "Analysis of leading edge erosion effects
on turbulent flow over airfoils," Renewable energy, vol. 172, pp. 765-779, 2021.
2. Y. Wang, X. Zheng, R. Hu, and P. Wang, "Effects of leading edge defect on the aerodynamic and
flow characteristics of an S809 airfoil," PloS one, vol. 11, p. e0163443, 2016.
3. J. Radun, H. Maula, P. Saarinen, J. Keränen, R. Alakoivu, and V. Hongisto, "Health effects of
wind turbine noise and road traffic noise on people living near wind turbines," Renewable and
Sustainable Energy Reviews, vol. 157, p. 112040, 2022.
4. E. Karasmanaki, "Is it safe to live near wind turbines? Reviewing the impacts of wind turbine
noise," Energy for Sustainable Development, vol. 69, pp. 87-1.2022 ,02
5. S. Benz, J. Kuhlmann, S. Jeram, S. Bartels, B. Ohlenforst, and D. Schreckenberg, "Impact of
Aircraft Noise on Health," in Aviation Noise Impact Management: Technologies, Regulations,
and Societal Well-being in Europe, ed: Springer International Publishing Cham, 2022, pp. 173-
195.
6. M. S. Campobasso, A. Castorrini, L. Cappugi, and A. Bonfiglioli, "Experimentally validated
three‐dimensional computational aerodynamics of wind turbine blade sections featuring leading
edge erosion cavities," Wind Energy, vol. 25, pp. 168-189, 2022.
7. V. Drãgan and D. Grad, "aero-acoustic properties of eroded airfoils of compressor blades for use
in non-invasive diagnostics," Int. J. Turbo Jet-Engines, vol. 30, pp. 243-248, 2013.
8. P. Sagaut, Large eddy simulation for incompressible flows: an introduction: Springer Science &
Business Media, 2006.
9. F. Nicoud and F. Ducros, "Subgrid-scale stress modelling based on the square of the velocity
gradient tensor," Flow, turbulence and Combustion, vol. 62, pp. 183.1999 ,200-
10. H. Kaviani and A. Nejat, "Aerodynamic noise prediction of a MW-class HAWT using shear wind
profile," Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, vol. 168, pp. 164-176, 2017.
11. J. F. Williams and D. L. Hawkings, "Sound generation by turbulence and surfaces in arbitrary
motion," Philosophical Transactions of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical
and Engineering Sciences, vol. 264, pp. 321-342, 1969.
12.R.https://www.sharcnet.ca/Software/Ansys/17.0/en-us/help/flu_th/flu_th_sec_acoust_fwh.html.
13. P. Tucker, "Computation of unsteady turbomachinery flows: Part 2—LES and hybrids," Progress
in Aerospace Sciences, vol. 47, pp. 546-569, 2011.
14. L. Davidson and S. Dahlström, "Hybrid LES-RANS: An approach to make LES applicable at high
Reynolds number," International journal of computational fluid dynamics, vol. 19, pp. 415-427,
2005.
15. H. Kaviani and E. Bashtalam, "Investigating the effect of non-dimensional distances on the calculation of sound intensity in large eddy simulation method," Journal of Vibration and Sound, vol.
11, pp. 61-78, 2023.
16. H. Kaviani and E. Bashtalam, "Investigating the effect of SGS models in the LES method on the
shape of eddies and calculating the emitted sound by implementing the Ffowcs Williams–Hawkings equation," Journal of Vibration and Sound, 2023.
17. C. L. Ladson, A. S. Hill, and W. G. Johnson Jr, "Pressure distributions from high Reynolds number
transonic tests of an NACA 0012 airfoil in the Langley 0.3-meter transonic cryogenic tunnel,"
1987.
18. N. Gregory and C. O'reilly, "Low-speed aerodynamic characteristics of NACA 0012 aerofoil section, including the effects of upper-surface roughness simulating hoar frost," 1970.
19. T. F. Brooks, Pope, D. S. and Marcolini ,M. A., "Airfoil self-noise and prediction " 1989.
20. W. Han, J. Kim, and B. Kim, "Effects of contamination and erosion at the leading edge of blade
tip airfoils on the annual energy production of wind turbines," Renewable energy, vol. 115, pp.
817-823.2018 ,
21. C. Liu, Y. Li, Z. Zhou, and P. Wiśniewski, "Effect of Cascade Surface Roughness on Boundary
Layer Flow Under Variable Conditions," Frontiers in Energy Research, vol. 9, 2022.
22. Y. Zhang, Z. Zhou, K. Wang, and X. Li, "Aerodynamic characteristics of different airfoils under
varied turbulence intensities at low Reynolds numbers," Applied Sciences, vol. 10, p. 1706, 2020.