پیش بینی نویز تونال ایرفویل اس دی۷۰۳۷ با رهیافت شبیه سازی سه بعدی گردابه های بزرگ

در این مقاله سازوکارهای تولید نویز در اعداد رینولدز و زوایای حمله مختلف، مورد مطالعه قرار گرفته اند. بخش قابل توجهی از نویز ایرفویل را در رینولدزهای پایین، نویز تونال تشکیل می دهد. بررسی علت وقوع این پدیده و تاثیر عدد رینولدز و زاویه حمله در نویز تونال، چالش اساسی در آیروآکوستیک است. بنابراین شبیه سازی عددی سه بعدی با روش شبیه سازی گردابه های بزرگ برای میدان جریان ایرفویل اس دی۷۰۳۷ انجام شده و انتشار صوت توسط آنالوژی فاکس ویلیامز هاوکینگز محاسبه شده است. نتایج عددی با نتایج تجربی موجود اعتبارسنجی شده اند. در زوایای حمله پایین علاوه بر اوج غالب نویز تونال، اوج های گسسته نیز در طیف فرکانس مشاهده می شوند. افزایش عدد رینولدز و زاویه حمله تعداد اوج های گسسته را کاهش می دهد و در زوایای حمله بالاتر اوج غالب نیز از بین می رود. بررسی فیزیک جریان نشان می دهد که حضور لایه مرزی آرام در بخش عمده ای از سطح مکش، امواج صوتی تولیدشده در جریان دنباله ای ایرفویل را تقویت می کند و این مکانیزم مسئول اوج غالب است. تقویت امواج تولمن شلیختینگ توسط جدایش آرام جریان در انتهای سطح مکش ایرفویل عامل تولید اوج های گسسته در طیف فرکانس است و زمانی که نیمه انتهایی سطح مکش در محدوده گذار قرار می گیرد اوج های گسسته در طیف فرکانس از بین می روند. برای بررسی دقیق تر این موضوع، طول مشخصه روابط نیمه تجربی بروکس، پوپ و ماروکولینی (BPM) که به صورت رایج، ضخامت لایه مرزی در سطح فشار است و با ضخامت لایه مرزی سطح مکش جایگزین می شود. نتایج حاصل فرکانس اوج غالب و روند کلی سطح فشار صوت را بسیار بهتر نسبت به حالت رایج پیش بینی می کنند.

کلیدواژه ها:

Tonal Noise ، Aeroacoustics ، Ffowcs Williams-Hawkings Analogy ، Large Eddy Simulation ، BPM Semi-Experimental Relationships ، نویز تونال ، آیروآکوستیک ، آنالوژی فاکس ویلیامز هاوکینگز ، شبیه سازی گردابه های بزرگ ، روابط نیمه تجربی BPM