پیش‌بینی عددی نویز دوردست برای هندسه های مختلف با استفاده از روش هیبریدی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو دکترا،مکانیک،دانشگاه یزد،یزد

2 پروفسور، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران

3 دانشجو دکترا، مکانیک، دانشگاه یزد

چکیده

در این مقاله با هدف بررسی آنالوژی صوتی کرل و فرم فشرده کرل در پیش‌بینی نویز دوردست، جریان اطراف هندسه‌هایی با سطح مقطع مربعی،دایره‌ای و بیضی با اعداد رینولدز 46000 و 69000، در نرم‌افزار متن‌باز اوپن‌فوم شبیه‌سازی شده است. برای حل جریان تراکم‌ناپذیر از روش رهیافت شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ استفاده شده است. به‌منظور پیش‌بینی مقادیر تراز فشار صوت در دوردست با استفاده از آنالوژی صوتی کرل، داده‌برداری مقادیر نوسانات فشار بر روی سطح با استفاده از ابزار کاوشگر انجام شده در حالیکه در فرم فشرده کرل از نوسانات ضریب نیروی برآ استفاده شده است. در بخش اول نتایج این مطالعه، به منظور ارزیابی و اعتبارسنجی روش عددی به‌کار‌رفته، متوسط ضرایب آیرودینامیکی ( ضرایب پسا و برا )، متوسط ضریب فشار، عدد استروهال و فرم و روند توسعه ساختارهای همدوس جریان با استفاده از معیار کیو مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین مشخص گردید که نوسانات نیروهای برآ، پسا، و تلاطم جریان از عوامل تاثیر‌گذار بر تراز فشار صوت می‌باشند. در بخش دوم نتایج از پژوهش حاضر، سطح صدای تولید شده ناشی از برخورد سیال به هندسه بررسی شده است که به منظور اعتبارسنجی، از نتایج مربوط به تراز فشار صوت دور‌دست هندسه با سطح مقطع مربعی استفاده شده و کارایی روش حل عددی مناسب ارزیابی شده است. درنهایت نتایج این مطالعه نشان داد که هندسه با سطح مقطع مربعی بیشترین و هندسه با سطح مقطع بیضوی کمترین تراز فشار صوت دوردست را ایجاد می‌کنند.

کلیدواژه‌ها


[1].S. Becker, M. Escobar, C. Hahn, I. Ali, M. Kaltenbacher, B. Basel, M. Grunewald, “Experimental and Numerical Investigation of the Flow Induced Noise from a Forward Facing Step”,  2005
[2].J.F. Dorneanu, A. Mueller, P. Rambaud, E.T.A.v.d. Weide, A. Hirschberg, “Tonal and Silent Wake Modes of a Square Rod at Incidence”, Acta Acustica united with Acustica, 102(3)419-422, 2016
[3].M. Rawat, R. Gupta, R. Sarviya, “Numerical Simulation of Flow Around An Elliptical Cylinder at High Reynolds Numbers”, International Journal of Fluids Engineering, 5(1) 29-37, 2013
[4].Z. Faruquee, D.S. Ting, A. Fartaj, R.M. Barron, R. Carriveau, “The effects of axis ratio on laminar fluid flow around an elliptical cylinder”, International Journal of Heat and Fluid Flow, 28(5),1178-1189,2007
[5].A. Sharma, P. Kumar, S.K. Singh, “Numerical analysis of flow structures behind the bluff body at different aspect ratio”, in:  IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, IOP Publishing,  pp. 012056, 2018
[6].S.K. Raman, K. Arul Prakash, S. Vengadesan, “Effect of axis ratio on fluid flow around an elliptic cylinder—a numerical study”, Journal of fluids engineering, 135(11) ,2013
[7].C.J. Doolan, “Computational bluff body aerodynamic noise prediction using a statistical approach”, Applied Acoustics, 71(12) 1194-1203,2010
[8].E. Latorre Iglesias, D.J. Thompson, M.G. Smith, “Experimental study of the aerodynamic noise radiated by cylinders with different cross-sections and yaw angles”, Journal of Sound and Vibration,361,108-129,2016
[9].J.C. Cai, J. Pan, A. Kryzhanovskyi, S.J. E, “A numerical study of transient flow around a cylinder and aerodynamic sound radiation”, Thermophysics and Aeromechanics, 25(3) 331-346,2018
[10].F. Margnat, “Hybrid prediction of the aerodynamic noise radiated by a rectangular cylinder at incidence”, Computers & Fluids, 109  13-26, 2015
[11].W.S. H. Fujita, H. Furutani, H. Suzuki, “Experimental investigations and prediction of arerodynamic sound generated from square cylinders”, 4th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, Toulouse, France, pp. 2369-2375,1998
[12].T.F.B. F. V. Hutcheson, “Noise radiation from single and multiple rod configurations”, International Journal of Aeroacoustics, 11, No. 3, pp. 291-333 ,2012
[13].A. Mueller, “Large eddy simulation of cross-flow around a square rod at incidence with application to tonal noise prediction”, 2012.
[14].C.J. Doolan, “Flow and Noise Simulation of the NASA Tandem Cylinder Experiment using OpenFOAM”, In15th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference (30th AIAA Aeroacoustics Conference) (p.3157)2009
[15].S.R.L. Samion, M.S.M. Ali, A. Abu, C.J. Doolan, R.Z.-Y. Porteous, “Aerodynamic sound from a square cylinder with a downstream wedge”, Aerospace Science and Technology, 53 ,85-94,2016
[16].ذبیحی نژاد، میلاد. دهقان، علی اکبر. فرمانی، محمد." پیاده سازی و ارزیابی قیاس صوتی کرل به منظور پیش بینی نوفه دوردست برای یک هندسه مربعی"، مجله انجمن مهندسی صوتیات ایران، شماره 1، دوره 9، صفحات 55-69، 1400
[17].C.H.L. X. Jiang, “Numerical techniques for direct and large eddy simulations”, Florida: CRC Press, 4th Edittion, pp. 19-24,2016
[18].M. Lesieur, “Turbulence in Fluids”, 4th Edition, Germany: Springer Science & Buisiness Media,  pp. 419-452,2008
[19].J.C. Y. P. Wang, H. C. Lee, “Accurate simulations of surface pressure fluctuations and flow-induced noise near bluff body at low mach numbers The Seventh International Colloquium on Bluff Body Aerodynamics and Applications” (BBAA7),Shanghai, China,2012
[20].M.J. Lighthill, “On sound generated aerodynamically” I. General theory, Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences, 211(1107) 564-587,1952
[21].C. N, “The influence of solid boundaries upon aerodynamic sound”, Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences, 231(1187) 505-514,1955
[22].C.J. Greenshields, “OpenFOAM user guide”, OpenFOAM Foundation Ltd, version, 3(1) e2888,2015
[23].C. Wagner, T. Hüttl, P. Sagaut, “Large-eddy simulation for acoustics”, Cambridge University Press, 2007