بررسی تاثیر مدلسازی و شبیه‌سازی گردابه‌ها بر محاسبات ایروآکوستیکی در جریان برشی همگن

Abstract

انجام محاسبات صحیح ایروآکوستیکی مستلزم پیش‌بینی صحیح رفتار گردابه‌های جریان است. قدرت گردابه‌ها را می‌توان با هزینه کمتر (کا-امگا اس.اس.تی) مدل نمود یا با هزینه بیشتر (با ال.ای.اس) تا 90 درصد بصورت مستقیم شبیه‌سازی کرد. روش ترکیبی نیز با نام آی.دی.دی.ای.اس با دقت و هزینه میانی وجود دارد. در این پژوهش دقت این سه روش در محاسبه صوت ایرفویل ناکا-0012 در جریان برشی همگن و زاویه حمله 8/10 درجه مورد بررسی قرار گرفته است. دو مکانیسم 1-ریزش گردابه از لایه مرزی آرام و تداخل آن با لبه فرار و 2-امواج تولمن-شلیختینگ از عوامل اصلی ایجاد صوت در این تحقیق شناخته شدند. سطح فشار صوت‌ در بازه یک سوم اکتاو با داده‌های تجربی مورد اعتبارسنجی قرار گرفته است. ابتدا نتایج روش ال.ای.اس و سپس آی.دی.دی.ای.اس از نظر مقدار و روند تغییرات بهترین انطباق را با داده‌های تجربی نشان داده است. در بررسی شدت تضعیف صوت با فاصله مشخص شد که بخاطر نقش موثر گردابه‌های کوچک در صوت ال.ای.اس، و تضعیف سریع آنها با افزایش فاصله تا 2/1 متر، سطح فشار صوت در روش ال.ای.اس و آی.دی.دی.ای.اس‌ تقریبا برابر شده‌اند. با توجه به اینکه روش آی.دی.دی.ای.اس نیاز به مقررات سخت‌گیرانه برای فاصله‌های بی‌بعد Δ x + و Δ z + در نواحی نزدیک دیواره ندارد، این انتخاب باعث کاهش حدود 41 درصدی حجم شبکه محاسباتی در ازای کمتر از 2 دسیبل خطا گردیده است. بنابراین در کابردهای صنعتی مشابه می‌توان با تقریب مناسبی از روش آی.دی.دی.ای.اس به جای ال.ای.اس برای افزایش سرعت محاسبات و انجام مطالعه پارامتری استفاده نمود.